楊 洋，卞浩宇，錢思嘉，陳 靖**

（南通大學(xué)附屬醫(yī)院1 創(chuàng)傷中心；2 手外科，江蘇 226001）

橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)內(nèi)骨折可造成關(guān)節(jié)軟骨破壞,易出現(xiàn)繼發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎,從而引起腕關(guān)節(jié)疼痛、腫脹以及活動(dòng)受限等癥狀。動(dòng)物研究表明,橈骨遠(yuǎn)端骨折后可接受的關(guān)節(jié)面臺(tái)階高度必須小于關(guān)節(jié)軟骨厚度,否則可能加劇關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展[1-2]。因此,了解橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨的特征有助于臨床評(píng)估和治療橈骨遠(yuǎn)端骨折和腕關(guān)節(jié)炎。磁共振成像（MRI）技術(shù)對(duì)評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨病變很有價(jià)值,其中三維脂肪抑制快速擾相梯度回波（fat-suppressed three-dimensional fast spoiled gradient-echo,3D-FS-FSPGR）是對(duì)軟骨最敏感的序列,目前已廣泛應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)等大關(guān)節(jié)的軟骨研究,而對(duì)軟骨較薄的腕關(guān)節(jié)研究較少。本研究運(yùn)用3DFS-FSPGR 序列進(jìn)行腕關(guān)節(jié)MRI 掃描,測(cè)量活體橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨的厚度和體積,探討該序列在腕關(guān)節(jié)軟骨成像中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇健康志愿者35 例,女性16例,男性19 例,年齡23～30 歲,平均27 歲,均以右腕關(guān)節(jié)（優(yōu)勢(shì)側(cè)）作為研究對(duì)象。所有志愿者無可能影響腕關(guān)節(jié)的慢性疾病或創(chuàng)傷史。本研究經(jīng)我院倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn),并獲得所有志愿者知情同意。

1.2 方法 志愿者俯臥位,右上肢前伸,腕關(guān)節(jié)處于中立位。采用GE 3.0T 磁共振掃描儀（General Electric,Connecticut,USA）和腕部專用線圈進(jìn)行掃描,序列為3D-FS-FSPGR。掃描參數(shù):重復(fù)時(shí)間19.1 ms,回波時(shí)間6.3 ms,層厚0.5 mm,共80 層,視野128 mm×128 mm,矩陣512×512,掃描時(shí)間7 分10 秒。

掃描完成后將MRI 圖像導(dǎo)入Mimics 17.0 分析軟件（Materalise,Leuven,Belgium）,使用多步驟重建三維軟骨形狀。為了更準(zhǔn)確地分割,我們放大磁共振圖像（圖1）。首先,根據(jù)MRI 圖像中不同信號(hào),可以清晰地確定骨和軟骨的邊界,使用半自動(dòng)B-spline snake 圖像分割功能以及手動(dòng)校正對(duì)橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行分割（圖2）,將分割后的軟骨圖像創(chuàng)建成一個(gè)包含數(shù)千個(gè)三角形的三維軟骨表面模型（圖3）,在Mimics 軟件中計(jì)算關(guān)節(jié)軟骨的平均厚度,并在三維圖像中直接計(jì)算關(guān)節(jié)軟骨的體積。為確定測(cè)量方法的可靠性,由2 名對(duì)該軟件富有經(jīng)驗(yàn)的觀察者以相同方式獨(dú)立執(zhí)行所有的分割和計(jì)算步驟。為評(píng)估觀察者內(nèi)的一致性,其中1 名觀察者每隔1周對(duì)圖像再進(jìn)行第2 次和第3 次分割、重建、測(cè)量步驟。

圖1 腕關(guān)節(jié)MRI 圖像

圖2 通過半自動(dòng)分割功能和手動(dòng)矯正分割軟骨層

圖3 三維重建的橈骨遠(yuǎn)端橈骨層

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,觀察者間及觀察者內(nèi)數(shù)據(jù)比較采用方差分析（ANOVA）,并計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）。

2 結(jié)果

2.1 觀察者間和觀察者內(nèi)一致性分析 2 名觀察者測(cè)得橈骨遠(yuǎn)端軟骨平均厚度分別為0.74±0.09 mm和0.79±0.09 mm,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.35）,ICC為0.92。其中1 名觀察者先后3 次測(cè)得的橈骨遠(yuǎn)端軟骨平均厚度分別為0.78±0.07 mm、0.76±0.10 mm和0.74±0.08 mm,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.46）,ICC為0.96。

2.2 橈骨遠(yuǎn)端軟骨參數(shù) 所有志愿者橈骨遠(yuǎn)端軟骨厚度均小于1 mm,最大厚度0.93 mm,平均厚度為0.77±0.09 mm（95%可信區(qū)間:0.64～0.85 mm）,平均軟骨體積為432±82 mm3（95%可信區(qū)間:321～515 mm3）。

3 討論

對(duì)于橈骨遠(yuǎn)端骨折累及關(guān)節(jié)面患者關(guān)節(jié)面臺(tái)階高度是評(píng)價(jià)骨折復(fù)位的重要指標(biāo),較高的關(guān)節(jié)面臺(tái)階會(huì)增加發(fā)生創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn),測(cè)定關(guān)節(jié)軟骨厚度有助于臨床診治及相關(guān)基礎(chǔ)研究。對(duì)膝、肩關(guān)節(jié)的研究已證實(shí)活體無創(chuàng)性三維軟骨重建技術(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性,但由于腕關(guān)節(jié)間隙較小、軟骨較薄、形狀不規(guī)則,MRI 圖像很難分辨腕關(guān)節(jié)軟骨信號(hào)[3-4]。3D-FS-FSPGR 已廣泛用于膝關(guān)節(jié)軟骨研究,但在腕關(guān)節(jié)軟骨中的研究較少。3D 序列通過射頻脈沖激發(fā)所有成像區(qū)域,通過三個(gè)方向的梯度進(jìn)行空間編碼,所以層間分辨率很高,而且3D 序列可以作任意方向斷面的重建,獲得不同方位圖像。脂肪抑制序列（FS）能提高組織對(duì)比度,減少運(yùn)動(dòng)和化學(xué)位移偽影,采用與脂肪共振頻率一致的射頻脈沖,抑制脂肪中氫質(zhì)子,以抑制脂肪發(fā)生的信號(hào)。擾相位梯度回波序列（SPGR）僅采集射頻脈沖激發(fā)產(chǎn)生的FID 信號(hào),通過技術(shù)手段破壞殘留信號(hào),后面的射頻脈沖就不會(huì)產(chǎn)生SE 信號(hào)及STE 信號(hào)。本研究使用3D-FSFSPGR 序列能清楚識(shí)別橈骨遠(yuǎn)端軟骨周圍的信號(hào),然后應(yīng)用半自動(dòng)分割功能和手動(dòng)校正重建關(guān)節(jié)軟骨。2 名觀察者測(cè)得橈骨遠(yuǎn)端軟骨厚度以及1 名觀察者重復(fù)3 次測(cè)得的橈骨遠(yuǎn)端軟骨厚度的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）,觀察者間及觀察者內(nèi)測(cè)量結(jié)果的ICC 值分別為0.92 和0.96,表明該序列測(cè)量腕關(guān)節(jié)軟骨具有較高的一致性和可靠性。

以往認(rèn)為對(duì)于橈骨遠(yuǎn)端骨折,關(guān)節(jié)面臺(tái)階小于2 mm 是可以接受的。然而,一項(xiàng)回顧性研究對(duì)40 例橈骨遠(yuǎn)端骨折患者進(jìn)行隨訪,發(fā)現(xiàn)91%關(guān)節(jié)面不平整患者發(fā)生腕關(guān)節(jié)炎,包括關(guān)節(jié)面臺(tái)階小于2 mm的患者[5]。最新研究表明,為了降低創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率,橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面臺(tái)階應(yīng)小于等于1 mm[6-7]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),橈骨遠(yuǎn)端軟骨平均厚度為0.77 mm,證實(shí)了上述觀點(diǎn)。臨床上通常在X 線片或CT 圖像上測(cè)量關(guān)節(jié)面臺(tái)階,因無法顯示關(guān)節(jié)軟骨,因此評(píng)估時(shí)應(yīng)考慮關(guān)節(jié)軟骨厚度。

近年來,越來越多的研究關(guān)注活體腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué),通過重建橈腕關(guān)節(jié)以分析運(yùn)動(dòng)過程中關(guān)節(jié)接觸區(qū)域的變化,這些研究大多使用CT 掃描圖像。由于在重建圖像中看不到軟骨,關(guān)節(jié)間隙通常假設(shè)為一定值。BAJURI 等[8]使用有限元法分析類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者腕關(guān)節(jié),假設(shè)軟骨厚度為兩個(gè)骨骼間最小距離的一半。TANG 等[9]在三維圖像設(shè)定1 mm 的橈腕關(guān)節(jié)閾值距離,以研究腕背伸過程中橈腕關(guān)節(jié)接觸區(qū)域的變化。ABE 等[10]假設(shè)腕關(guān)節(jié)間隙為1 cm。由于橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨的平均厚度未知,因此上述研究中的參數(shù)不同。本研究結(jié)果將有助于確定腕關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)間隙,為后續(xù)計(jì)算關(guān)節(jié)接觸面積提供可靠依據(jù),也有助于在有限元分析中建立模擬腕關(guān)節(jié)的計(jì)算機(jī)模型。同時(shí),在治療橈骨遠(yuǎn)端骨折時(shí),可以根據(jù)軟骨厚度設(shè)定可接受的關(guān)節(jié)面臺(tái)階高度。POLLOCK等[11]用特殊器械測(cè)量19 具尸體的橈骨遠(yuǎn)端軟骨厚度,平均厚度為0.6 mm,其結(jié)果略小于本研究?？赡苁怯捎谒檬w的年齡普遍較大,軟骨隨著年齡的增長而變薄。本研究志愿者平均年齡27 歲,研究結(jié)果可能更適用于年輕人。

綜上所述,使用三維脂肪抑制快速擾相梯度回波序列行MRI 掃描腕關(guān)節(jié),在Mimics 軟件中進(jìn)行三維重建,可準(zhǔn)確測(cè)量橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨的厚度和體積,有助于腕關(guān)節(jié)進(jìn)一步的3D 活體研究,同時(shí)為橈骨遠(yuǎn)端骨折可接受的關(guān)節(jié)面臺(tái)階提供依據(jù)。