汪 偉，馬玉佩，李 濤

（香港大學(xué)深圳醫(yī)院放射科 廣東 深圳 518000）

膝關(guān)節(jié)的交叉韌帶、半月板、關(guān)節(jié)軟骨等急、慢性損傷，可帶來(lái)疼痛、關(guān)節(jié)不穩(wěn)等癥狀，除嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)和日常生活外，還可加速骨關(guān)節(jié)退變的進(jìn)程，導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎，嚴(yán)重影響關(guān)節(jié)功能。X線、CT只能對(duì)膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)估，MR公認(rèn)是評(píng)估肌腱韌帶、半月板、關(guān)節(jié)軟骨損傷最理想的檢查手段，已經(jīng)成為膝關(guān)節(jié)損傷的常規(guī)檢查。一般來(lái)說(shuō)，肌腱、韌帶、半月板結(jié)構(gòu)因含水量較少，在T2WI序列上呈明顯低信號(hào)，而變性或損傷處含水量增加，呈不同程度高信號(hào)，所以，通常只需要在T2WI壓脂序列上尋找到高信號(hào)，即可以診斷為病變。但實(shí)際上，前交叉韌帶（anterior cruciate ligament,ACL）、后交叉韌帶近端（proximal end of the posterior cruciate ligament, PPCL）、內(nèi)側(cè)半月板后根部（post root of medial meniscus, PRMM）的正常多纖維梳狀結(jié)構(gòu)，都可以在壓脂（fat suppression, FS）的T2WI（T2 weighted image）或質(zhì)子密度加權(quán)（proton density weighted images,PDWI）序列上顯示為條紋狀或條片狀的高低混雜信號(hào)影，在日常診療過(guò)程中，可能會(huì)與變性或者扭傷、部分撕裂無(wú)法分辨。正確識(shí)別正常高信號(hào)可避免過(guò)度診斷。以往研究表明，3D-SPACE序列對(duì)關(guān)節(jié)小結(jié)構(gòu)的顯示以及損傷的診斷都優(yōu)于傳統(tǒng)2D序列。本研究擬從另一個(gè)角度，即3D序列與2D序列對(duì)于膝關(guān)節(jié)交叉韌帶和內(nèi)側(cè)半月板后根梳狀結(jié)構(gòu)顯示情況，來(lái)進(jìn)一步探討3D序列的優(yōu)劣。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2019年7月—2020年5月無(wú)可疑膝關(guān)節(jié)損傷的青年男女40名作為志愿者進(jìn)行前瞻性研究。

納入標(biāo)準(zhǔn)：志愿者年齡20～40歲，無(wú)明確膝關(guān)節(jié)外傷病史，無(wú)膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹及活動(dòng)受限等癥狀，體格檢查無(wú)明顯陽(yáng)性體征，無(wú)膝關(guān)節(jié)手術(shù)病史、關(guān)節(jié)炎病史及全身性結(jié)締組織病等可能累及膝關(guān)節(jié)的疾病史。

排除標(biāo)準(zhǔn)：MRI檢查后，膝關(guān)節(jié)韌帶、半月板等發(fā)現(xiàn)明確損傷者。

本組納入研究的受試者共40名，男23名，女17名，平均年齡（28.5±4.0）歲（23～36歲），均為左膝關(guān)節(jié)。本研究經(jīng)本院倫理審查委員會(huì)審查同意（倫理委員會(huì)批件號(hào)：倫【2017】19）。所有志愿者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 MRI掃描方法

德國(guó)3.0T MRI掃描儀（Magnetom Trio Tim system,Siemens），15通道膝關(guān)節(jié)專(zhuān)用線圈。志愿者仰臥位，左膝，足先進(jìn)，膝關(guān)節(jié)微屈。所有志愿者均先進(jìn)行3D-FSPD-SPACE序列掃描，然后行2D-FS-T2WI冠狀位、矢狀位、T2WI軸位掃描，參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 3D、2D序列主要掃描參數(shù)

1.3 MRI圖像分析

圖像分析在藍(lán)韻PACS（V7版本，藍(lán)網(wǎng)科技）的閱片系統(tǒng)上進(jìn)行。由兩位具有5年以上關(guān)節(jié)MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師共同對(duì)ACL、PPCL、PRMM的梳狀結(jié)構(gòu)的顯示效果進(jìn)行評(píng)分，意見(jiàn)不統(tǒng)一時(shí)由第三名更高年資醫(yī)生來(lái)確定。依據(jù)不同序列對(duì)這些結(jié)構(gòu)的顯示能力以及清晰度進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為4分法。3分，可清晰、完整顯示其梳狀結(jié)構(gòu)；2分，梳狀結(jié)構(gòu)可以明確辨認(rèn)，能夠明確認(rèn)定為正常高信號(hào)結(jié)構(gòu)，但顯示不夠完整或清晰；1分，梳狀結(jié)構(gòu)勉強(qiáng)可辨認(rèn)，可考慮為正常高信號(hào)可能性大；0分，梳狀結(jié)構(gòu)不能辨認(rèn)，或不能確定為正常高信號(hào)。3D-SPACE序列圖像使用藍(lán)韻閱片系統(tǒng)的3D-多平面重建（multi-planar reconstruction, MPR）重建功能重建后，進(jìn)行多平面、連續(xù)觀察。2D序列圖像使用3個(gè)不同方向的圖像綜合觀察評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，3D序列與2D序列之間的評(píng)分結(jié)果為配對(duì)等級(jí)資料，采用Wilcoxon signed ranks檢驗(yàn)進(jìn)行比較，P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 3D-SPACE序列和2D常規(guī)序列的評(píng)分對(duì)比

本組40名志愿者的圖像均沒(méi)有明顯偽影，符合閱片要求，經(jīng)兩位診斷醫(yī)生核實(shí)，40名志愿者膝關(guān)節(jié)韌帶、半月板等結(jié)構(gòu)均未發(fā)現(xiàn)明顯的損傷。對(duì)ACL、PPCL、PRMM的梳狀結(jié)構(gòu)的評(píng)分對(duì)比如表2，3D序列顯示ACL、PPCL、PRMM正常多纖維梳狀結(jié)構(gòu)的顯示評(píng)分均顯著高于2D序列（P＜0.01）。

表2 3D-SPACE序列和2D常規(guī)序列的評(píng)分情況以及比較結(jié)果（例）

2.2 膝關(guān)節(jié)ACL、PPCL、PRMM正常多纖維梳狀結(jié)構(gòu)的3D和2D影像表現(xiàn)

ACL（圖1）：3D序列觀察ACL最好的位置為矢狀位以及在矢狀位上沿其長(zhǎng)軸重建的斜冠狀位，可以清晰地顯示ACL的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)，起點(diǎn)位于股骨外側(cè)髁的內(nèi)側(cè)面，纖維較集中，其后向內(nèi)前下方均勻、扇形展開(kāi)。本組志愿者中3D序列ACL梳狀結(jié)構(gòu)97.5%（39/40，≥2分）可以明確辨認(rèn)，且82.5%（33/40，3分）可完整、清晰顯示，而2D序列僅62.5%（25/40，≥2分）梳狀結(jié)構(gòu)明確顯示，37.5%（15/40，＜2分）顯示為粗大的低信號(hào)纖維束以及條片狀高信號(hào)影交替或模糊的高低混雜信號(hào)影。

圖1 25歲男性志愿者的正常ACL

PPCL（圖2）：3D序列觀察后交叉韌帶的最佳方向也是矢狀位，3D序列顯示，后交叉韌帶約近端1/3長(zhǎng)度呈扇形附著于股骨內(nèi)側(cè)髁的外側(cè)面，其多纖維梳狀結(jié)構(gòu)較前交叉韌帶纖維束細(xì)密。本組志愿者中3D序列80.0%（32/40，≥2分）為可明確辨認(rèn)的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)。2D序列上僅30.0%（12/40，≥2分）為可辨認(rèn)的多纖維結(jié)構(gòu)，70.0%（21/30，＜2分）表現(xiàn)為近側(cè)稍顯膨大的低信號(hào)影，無(wú)法分辨高信號(hào)間隔，或表現(xiàn)為低信號(hào)韌帶內(nèi)的小片狀稍高信號(hào)影。

圖2 30歲男性志愿者后交叉韌帶的矢狀位3D、2D圖像

PRMM（圖3）：3D序列上軸位結(jié)合冠狀位連續(xù)觀察，可發(fā)現(xiàn)80.0%（32/40，≥2分）PRMM約6～8 mm長(zhǎng)度呈可明確辨認(rèn)的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)，矢狀位表現(xiàn)為均勻分布的多個(gè)點(diǎn)狀低信號(hào)。而2D序列上僅45.0%（18/40，≥2分）為可辨認(rèn)的梳狀結(jié)構(gòu)，55.0%（22/40，＜2分）表現(xiàn)為片狀混雜稍高信號(hào)影或比較均一的低信號(hào)影。

圖3 32歲男性志愿者PRMM的3D矢狀位、冠狀位、2D冠狀位圖像

3 討論

3.1 2D和3D序列的技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和局限性

目前臨床上膝關(guān)節(jié)常規(guī)檢查普遍使用傳統(tǒng)2D序列。但是受制于2D序列2～4 mm的層厚所帶來(lái)的容積效應(yīng)，導(dǎo)致對(duì)于2 mm以下的損傷難以顯示清晰。而3D-SPACE序列具有薄層、無(wú)間隔以及各向同性的優(yōu)點(diǎn)，不僅減少了容積效應(yīng)，而且可以進(jìn)行任意平面的重建，可以根據(jù)需求，來(lái)連續(xù)觀察每個(gè)目標(biāo)韌帶、半月板等結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸、橫斷面圖像，從而增加診斷的準(zhǔn)確率，還可對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)學(xué)測(cè)量。SPACE序列是TSE序列的變種。西門(mén)子系統(tǒng)上首先實(shí)現(xiàn)了SPACE三維快速自旋回波成像技術(shù)，通過(guò)在回聚脈沖中使用可變翻轉(zhuǎn)角（variable flip angle）的設(shè)計(jì)，成功解決了TSE存在的較長(zhǎng)回波鏈帶來(lái)的模糊效應(yīng)[1]。目前SPACE在臨床上廣泛應(yīng)用于頭部、腹部、骨關(guān)節(jié)以及血管成像。針對(duì)于關(guān)節(jié)，SPACE可提供優(yōu)化的PD加權(quán)模式，新的K空間靈活重排算法，尤其是移位式徑向重排（shifted radial reordering）采集，顯著提高了中等T2信號(hào)組織，如關(guān)節(jié)軟骨的成像質(zhì)量。本研究就選擇了PD-SPACE序列，經(jīng)觀察，肌腱、韌帶、半月板以及關(guān)節(jié)面軟骨的對(duì)比度都是令人滿意的。

3.2 以往學(xué)者對(duì)2D、3D序列的對(duì)比研究以及本研究的創(chuàng)新

以往國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于2D、3D序列之間關(guān)節(jié)應(yīng)用的比較主要是集中于以下幾個(gè)方面，對(duì)于關(guān)節(jié)正常小結(jié)構(gòu)的顯示，對(duì)小結(jié)構(gòu)的診斷效能，以及形態(tài)學(xué)測(cè)量。Erika JU[2]等對(duì)比了3D-SPACE序列與3正交平面的2D-PD-FS之間對(duì)于足跗趾關(guān)節(jié)小韌帶的顯示效果，發(fā)現(xiàn)3D序列能發(fā)現(xiàn)并且完整顯示的小韌帶數(shù)目顯著高于2D序列，且對(duì)于跗趾關(guān)節(jié)小韌帶損傷的檢出率顯著高于2D序列。秦紅衛(wèi)等[3]比較了踝關(guān)節(jié)韌帶及肌腱組織，發(fā)現(xiàn)3D-SPACE序列信噪比、圖像質(zhì)量均優(yōu)于常規(guī)2D-TSE序列。趙曉梅等[4]評(píng)估了3D序列對(duì)膝關(guān)節(jié)后外側(cè)角腘腓韌帶、弓狀韌帶、豆腓韌帶等小韌帶的價(jià)值，證明3D序列結(jié)合MPR可比2D序列更加清晰、完整地顯示這些小韌帶。陳嬌等[5]比較了3D-SPACE序列和2D序列對(duì)半月板損傷的評(píng)估價(jià)值，盡管二者對(duì)半月板損傷診斷的總符合率沒(méi)有明顯差異，但3D-SPACE序列對(duì)于半月板復(fù)合撕裂的診斷準(zhǔn)確率明顯優(yōu)于2D序列。代文[6]的研究表明，3D序列可以提高ACL韌帶損傷的診斷和分級(jí)的準(zhǔn)確性。Kayfan S等[7]比較了半月板的2D、3D序列，發(fā)現(xiàn)3D序列對(duì)正常以及撕裂后半月板形態(tài)學(xué)測(cè)量的重復(fù)性以及撕裂程度的評(píng)估都優(yōu)于2D。Okazaki Y等[8]在3D序列上測(cè)量了撕裂后腫脹的內(nèi)側(cè)半月板后根，證明3D序列在指導(dǎo)內(nèi)側(cè)半月板后根撕裂修復(fù)術(shù)方面更有優(yōu)勢(shì)。Aoki H等[9]使用人工智能軟件來(lái)分析膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)部分的3D序列圖像，可以準(zhǔn)確分割出內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)面軟骨以及半月板，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)面軟骨磨損比例與半月板的覆蓋率有顯著相關(guān)性?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于膝關(guān)節(jié)半月板、交叉韌帶這種較大結(jié)構(gòu)損傷的診斷，2D序列已經(jīng)可以滿足，但3D序列對(duì)損傷類(lèi)型和程度的判斷更加準(zhǔn)確，對(duì)小結(jié)構(gòu)的顯示也更有優(yōu)勢(shì)。

本研究中3D序列對(duì)ACL、PPCL、PRMM多纖維梳狀結(jié)構(gòu)的顯示優(yōu)勢(shì)與既往研究不同的是，本研究選取了膝關(guān)節(jié)交叉韌帶和半月板內(nèi)的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)來(lái)分析3D-SPACE的價(jià)值。在各序列中，正常ACL總體呈低信號(hào)，但除股骨附著端幾乎純粹低信號(hào)以外，大部分節(jié)段是由多條低信號(hào)纖維束扇形排開(kāi)附著于脛骨，其間可見(jiàn)高信號(hào)的間隙，間隙內(nèi)可能存在的成分為脂肪和滑膜、黏液變性、晶體物質(zhì)沉積等[10]，所以在壓脂以及非壓脂的T2W、PDW等序列中，均為低信號(hào)纖維、高信號(hào)間隔交替的梳狀結(jié)構(gòu)。正常ACL梳狀結(jié)構(gòu)清晰、粗細(xì)以及間隔都較均勻，纖維走行較直，本研究結(jié)果顯示壓脂的3D-PDSPACE可以清晰、完整的顯示纖維束以及其間的高信號(hào)間隔，而2D序列由于容積效應(yīng)的存在，導(dǎo)致纖維束以及高信號(hào)間隔的邊緣較模糊，部分正常韌帶的信號(hào)表現(xiàn)接近于黏液變性或輕度損傷。PCL的結(jié)構(gòu)整體較ACL致密、均一，在常規(guī)2D序列上幾乎為粗細(xì)均勻、信號(hào)一致的條形低信號(hào)結(jié)構(gòu)，其近端稍高信號(hào)影，既往文獻(xiàn)認(rèn)為是“魔角效應(yīng)”或黏液變性所致[10]，或由后交叉韌帶的雙束結(jié)構(gòu)所致[11]。本研究中，在3D-SPACE序列上，86.7%（2分以上，26例/30例）的PPCL可顯示為明確的類(lèi)似前交叉韌帶的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)，而在2D序列上，更多的表現(xiàn)為模糊小片狀稍高信號(hào)。3D-SPACE序列能明顯提高PPCL的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)顯示效果，避免這種正常梳狀結(jié)構(gòu)被誤診為變性或輕度損傷。3D-SPACE序列在PRMM梳狀結(jié)構(gòu)的顯示上也具有明顯優(yōu)勢(shì)，本次研究中86.7%的PRMM的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)可被明確顯示，與Ren等[12]結(jié)果一致，而2D序列對(duì)PRMM梳狀結(jié)構(gòu)的顯示率和顯示效果明顯低于3D序列。內(nèi)側(cè)半月板后根損傷的發(fā)病率并不低，但常規(guī)2D序列由于層厚限制，檢出率并不高，尤其是部分損傷的檢出率[13]。3D序列對(duì)PRMM多纖維結(jié)構(gòu)的清晰顯示，以及MPR連續(xù)觀察能力，將會(huì)提高其損傷的檢出率以及損傷類(lèi)型判斷的準(zhǔn)確性，更好地指導(dǎo)半月板后根損傷的關(guān)節(jié)鏡修補(bǔ)手術(shù)[14]。

3.3 本研究的局限性

本研究的不足之處，首先在于樣本量較少。其次，3D-SPACE和2D-T2W序列的顯示效果的比較為主觀評(píng)分，沒(méi)有取得關(guān)節(jié)鏡結(jié)果作為對(duì)照，因?yàn)檫x取的是正常志愿者，無(wú)法進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡檢查。

3.4 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，3D-SPACE對(duì)于ACL、PPCL和PRMM的多纖維梳狀結(jié)構(gòu)的顯示率和顯示效果顯著優(yōu)于2D序列，其MPR重建技術(shù)及可連續(xù)觀察的特點(diǎn)，使得這些細(xì)微結(jié)構(gòu)可以更加清晰、完整的顯示，從而增加診斷的信心和準(zhǔn)確性。未來(lái)，3D MRI可在關(guān)節(jié)內(nèi)韌帶、軟骨的精細(xì)化顯示、測(cè)量方面給臨床提供更多的信息。