三維快速自旋回波與常規序列診斷膝關節交叉韌帶損傷的對比研究

林成才 李麗娟 陳吉波 吳 濤*

膝關節系人體最大及結構最復雜的關節，在維持關節穩定性和正常功能方面有重要作用，過度運動或嚴重創傷皆可引起膝關節交叉韌帶損傷，導致關節活動障礙[1]。目前，關節鏡是診斷膝關節韌帶損傷的金標準，但因有創可接受度低[2]；X射線、CT對軟組織顯示分辨率低，診斷價值有限[3]；磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)可實現參數、多方位成像，在顯示關節軟骨及關節內結構方面優勢顯著，配合三維快速自旋回波(three-dimensional sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions，3D-SPACE)序列兼有高信噪比、高空間分辨率等優勢，可實現薄層、無間隔掃描，清晰顯示復雜關節解剖結構，對確診軟組織損傷有重要的參考價值[4]。基于此，本研究對MRI 3D-SPACE檢查的膝關節交叉韌帶損傷患者的資料進行分析，旨在明確3D-SPACE對膝關節交叉韌帶損傷的診斷效能，為其診療提供指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年3月至2018年9月遼寧中醫藥大學附屬第二醫院收治的56例膝關節交叉韌帶損傷患者的臨床資料，其中男性35例，女性21例；年齡19～62歲，平均年齡(36.7±15.2)歲；韌帶損傷原因中車禍傷25例，扭傷15例，高空墜落傷13例，暴力撞擊3例。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①有明確膝關節外傷史；②年齡18～65歲；③膝關節交叉韌帶損傷均經關節鏡檢查證實；④入院后均完成MRI常規掃描及3D-SPACE序列檢查；⑤伴明顯患側膝關節腫脹、活動障礙及疼痛表現；⑥抽屜試驗陽性；⑦臨床資料完善。

(2)排除標準：①已行膝關節手術治療；②伴膝關節關節瘤；③合并膝關節其他病變；④先天性骨畸形；⑤合并心肝腎肺器質性功能受損；⑥臨床資料不全。

1.3 儀器設備

采用Magnetom Avanto型1.5 T超導型MRI系統(德國SIEMENS公司)，8通道膝關節表面線圈；Siemens系統后處理工作站(德國SIEMENS公司)。

1.4 檢查方法

患者取仰臥位，雙膝自然伸直，足先進，膝關節表面線圈，線圈中心置于髕骨下端，采用常規MRI掃描、矢狀面3D-SPACE序列掃描，常規序列包括抑脂T2加權成像(T2Weighted imaging，T2WI)橫斷面、質子密度加權成像(proton density weighted imaging，PDWI)冠狀面及PDWI矢狀面掃描，設定層厚3.0 mm，層間隔0.6 mm，重復時間(repetition time，TR)3280ms，回波時間(echo time，TE)41 ms，翻轉角150°，視野(field of view，FOV)160 mm×160 mm，矩陣256×256，激勵次數1，矢狀面、冠狀面及橫斷面掃描時間分別為3 min 22 s、3 min 8 s和3 min 18 s，總掃描時間9 min 48 s；矢狀面3D-SPACE序列參數，TR為1300 ms，TE為39 ms，翻轉角160°，層厚0.6 mm，層間隔0，激勵次數1，FOV為230 mm×230 mm，矩陣320×275，掃描時間6 min 6 s，圖像均傳輸至Siemens系統后處理工作站進行多平面重建，獲取滿意圖像。

1.5 觀察與評價指標

(1)所有影像學圖像均選擇兩名放射科副主任以上職稱醫師進行雙盲閱片，觀察膝關節交叉韌帶形態及信號特點，評估前、后交叉韌帶損傷(完全撕裂、部分撕裂)情況，意見不一時協商取統一結果。

(2)參照核磁共振韌帶損傷分級[5]進行韌帶損傷分級：①0級，韌帶輪廓正常、走向正常，未見異常信號；②1級，韌帶彌漫性或局灶性腫脹，見高信號，韌帶連續性尚可，輪廓清晰無切跡；③2級，韌帶不完全斷裂，見韌帶增粗，局部見切跡，損傷部位中心區輪廓不完整，韌帶中斷，連續性不佳，但仍存在部分連續韌帶；④3級，韌帶完全斷裂，斷裂呈切狀或伴移位，韌帶起止點攣縮，斷裂處伴不同程度溶解吸收。

(3)對常規MRI和3D-SPACE序列圖像質量進行評分：①1分，存在大量運動偽影，無法清晰顯示結構；②2分，存在較多運動偽影，結構顯示差；③3分，存在少量運動偽影，但結構顯示可；④4分，無運動偽影，結構顯示清晰[6]。

1.6 統計學方法

數據采用SPSS20.0軟件分析，計數資料采用(%)表示，行x2檢驗，等級資料秩和檢驗，采用Kappa分析MRI不同序列診斷結果與關節鏡結果吻合度，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 關節鏡檢查

本研究的56例膝關節交叉韌帶損傷患者均經關節鏡檢查證實，其中前交叉韌帶損傷41例(完全撕裂31例，部分撕裂10例)；后交叉韌帶損傷15例(完全撕裂11例，部分撕裂4例)。

2.2 MRI兩種序列診斷膝關節交叉韌帶損傷

MRI常規序列確診前交叉韌帶損傷36例，后交叉韌帶損傷13例，診斷靈敏度、特異度和準確率分別為87.80%、86.67%和85.96%；MRI 3D-SPACE序列確診后交叉韌帶損傷39例，后交叉韌帶損傷14例，診斷靈敏度、特異度和準確率分別為95.12%、93.33%和94.64%，3D-SPACE序列與關節鏡檢查吻合度(k=0.921，P＜0.05)優于MRI常規序列(k=0.681，P＜0.05)。

2.3 MRI兩種序列診斷膝關節交叉韌帶損傷分級比較

常規序列前交叉韌帶損傷和后交叉韌帶損傷分級為1～3級的例數分別為1例(占2.78%)、7例(占19.44%)、28例(占77.78%)和3例(占23.08%)、2例(占15.38%)、8例(占61.54%)；3D-SPACE序列前交叉韌帶損傷和后交叉韌帶損傷分級1～3級的例數分別為4例(占10.26%)、5例(占12.82%)、30例(占76.92%)和1例(占7.14%)、3例(占21.43%)、10例(占71.43%)。常規序列診斷完全撕裂和部分撕裂與關節鏡符合度分別為85.71%(36/42)和92.86%(13/14)；3D-SPACE序列診斷完全撕裂和部分撕裂與關節鏡符合度分別為95.24%(40/42)和92.86%(13/14)，兩種序列診斷比較差異無統計學意義。

2.4 兩種MRI序列膝關節交叉韌帶損傷圖像主觀評分比較

在56例患者MRI兩個序列圖像主觀評分中，MRI 3D-SPACE序列診斷膝關節交叉韌帶損傷圖像主觀評分與常規序列比較差異無統計學意義(x2=1.831，P＞0.05)，見表1。

表1 MRI兩種序列診斷膝關節交叉韌帶損傷圖像主觀評分[例(%)]

2.5 典型病例分析

患者男性，29歲，右膝關節交叉韌帶損傷，矢狀面常規MRI PDWI序列見前交叉韌帶連續性部分中斷，伴局部腫脹，見高信號影(圖A)；3D-SPACE序列矢狀面重建，見前交叉韌帶連續性部分中斷，信號增強，伴局部明顯腫脹(圖B)；關節鏡下見韌帶部分撕裂(圖C)。

圖1 右膝關節交叉韌帶損傷影像

3 討論

膝關節交叉韌帶解剖結構復雜，屬關節內、滑膜外結構，包括前后交叉韌帶，是維持膝關節穩定的關鍵韌帶組織[7]。前交叉韌帶起源于脛骨平臺內側髁間嵴前及內側半月板前角周圍關節面，止于股骨外側髁骨內側，矢狀面外旋位呈斜直走向；后交叉韌帶起源于脛骨平臺髁間后側與脛骨骺線相鄰處，向內、上及前側延伸，止于股骨內側髁骨前部，矢狀位多呈輕度彎曲表現，少部分呈斜直向走行，寬度較前交叉韌帶略高[8-9]。前交叉韌帶較后交叉韌帶更易受到損傷，膝關節過伸、嚴重撞擊以及膝內外翻均可導致前交叉韌帶損傷，且以完全性撕裂多見。后交叉韌帶損傷相對少見，約占全部膝關節損傷的15%左右[10]。目前，關節鏡是診斷前后交叉韌帶損傷的金標準，但存在一定的創傷，大部分患者難以接受[11]。MRI因具備較高的軟組織分辨率，可實現多方位掃描且無創，在膝關節交叉韌帶損傷診斷中的應用逐漸增多[12-13]。但常規MRI掃描層較厚，無法沿前后交叉韌帶進行多平面重建，難以在同一層面完整顯示前交叉韌帶與后交叉韌帶，且受容積效應影響，存在假陽性和假陰性結果，鑒別完全性、部分性撕裂存在困難[14]。3D-SPACE序列可實現各向同性三維數據采集，結合脂肪抑制、自選回波、薄層掃描等優勢，一次激發可采集多個回波，實現無間隔容積成像，獲取高分辨率影像，同時通過優化可變翻轉角獲取較高的信噪比，提高膝關節軟組織細微結構的顯示效能[15]。

本研究結果顯示，交叉韌帶損傷后MRI呈現不均質信號，見明顯韌帶完整性信號消失，韌帶內部間異常信號變化。

前交叉韌帶完全撕裂MRI常規序列可見韌帶連續性中斷或扭曲，伴波浪樣改變，伴外形增粗或假瘤形成、信號增高及交叉韌帶附著點撕脫[16]；間接改變則以交叉韌帶與脛骨平臺夾角縮小，與股骨后側面、脛骨附著點連線夾角增大，部分可見股骨外側髁骨挫傷或軟骨骨折，伴脛骨位移或半月板后移；部分性撕裂則以韌帶內高信號，完整性未完全破裂、韌帶寬度縮小為特點。

后交叉韌帶完全性撕裂則以韌帶中斷，殘端扭曲或攣縮為特點，見韌帶骨附著點脫落，伴不規則高信號變化；間接征象則包括前緣、后緣顯示中斷，部分纖維斷裂，韌帶內見明顯信號影；部分性撕裂則表現為韌帶內部信號改變或部分纖維連續性中斷。

前后交叉韌帶受交叉韌帶組織、纖維排列的影響，一般前交叉韌帶常規MRI序列信號強度較后交叉韌帶高。

本研究進行診斷效能比較時發現，3D-SPACE序列診斷前后交叉韌帶損傷與關節鏡吻合度k值優于常規MRI序列掃描，僅2例前交叉韌帶損傷與1例后交叉韌帶損傷誤判，其診斷敏感度、特異度及準確率與譚延召等[17]結論一致；3例誤判與滑膜性病變、陳舊性瘢痕存在有關，導致信號異常改變，無法區分韌帶撕裂，故誤診。在診斷完全性撕裂與部分性撕裂方面，3D-SPACE序列與關節鏡符合度略高于MRI常規序列，但比較差異無統計學意義，與楊兵[18]結論存在差異，可能與本研究納入樣本數量較少有關，后續需進一步擴充數量，展開大樣本數據對比證實該結論。

本研究進行主觀性圖像質量評估，3D-SPACE序列評分為4分所占比例略低于MRI常規序列，但數據未呈現統計學差異，考慮圖像質量略差于常規序列主要與3D-SPACE序列掃描層數多、受射頻吸收率和圖像模糊效應影響而導致圖像質量略欠佳有關，但可通過回聚脈沖變換轉角降低圖像模糊效應[19]。

4 結論

3D-SPACE序列掃描可快速采集高分辨各向同性數據，實現多方面重建，軟組織分辨率高，對韌帶細微結構、形態及輪廓顯示好，診斷膝關節交叉韌帶損傷效能高，略優于MRI常規二維序列掃描，可作為膝關節交叉韌帶損傷診斷的篩查方式。