3D-CT和3D-MRI診斷肩關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)盂骨缺損

張景忠，齊英杰，陳 宇，丁 暉，徐堅(jiān)民

(深圳市人民醫(yī)院 暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院放射科，廣東 深圳 518020)

圖1 患者男，46歲，SI 左肩關(guān)節(jié)橫斷位CT(A)及3D-CT圖像(B)，綠色圓圈示關(guān)節(jié)最佳擬合圓 圖2 患者女，41歲，SI 右肩關(guān)節(jié)冠狀位(A)及橫斷位(B)MRI，白色圓圈示關(guān)節(jié)盂最佳擬合圓

肩關(guān)節(jié)不穩(wěn)定(shoulder instability, SI)是常見的大關(guān)節(jié)穩(wěn)定性疾病，其發(fā)生原因包括先天性發(fā)育不良、損傷致骨結(jié)構(gòu)缺損、盂唇病變、關(guān)節(jié)囊和韌帶松弛等，其中關(guān)節(jié)盂骨缺損較為常見[1]。臨床主要通過關(guān)節(jié)鏡手術(shù)評(píng)估關(guān)節(jié)盂骨缺損，易致臨時(shí)改變手術(shù)方案等。術(shù)前主要靠影像學(xué)檢查診斷關(guān)節(jié)盂骨缺損，但二維平面影像學(xué)檢查無法展示肩關(guān)節(jié)全貌，對(duì)評(píng)估關(guān)節(jié)盂存在局限性[2]。近年來，三維CT(three dimensional CT，3D-CT)和三維MRI(three-dimensional MRI， 3D-MRI)技術(shù)已可全面展示肩關(guān)節(jié)。本研究旨在比較3D-CT和3D-MRI診斷關(guān)節(jié)盂骨缺損的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年12月—2019年3月于深圳市人民醫(yī)院就診的50例SI患者，男26例，女24例，年齡19～69歲，平均(43.6±24.4)歲；其中左肩關(guān)節(jié)27例、右肩關(guān)節(jié)23例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①診斷為SI[1]；②年齡<75歲；③患者對(duì)本次研究知情并愿意參加。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并肩關(guān)節(jié)炎；②合并肩關(guān)節(jié)肩袖撕裂；③合并幽閉恐懼癥等不適宜接受CT或MR檢查，或存在MR檢查禁忌(如存在心臟起搏器、體內(nèi)金屬植入物等)；④既往有肩部嚴(yán)重外傷史。所有患者均接受3D-CT和3D-MR檢查，檢查前患者或家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法 3D-CT檢查：采用GE Optima CT660 Pro 64層螺旋CT掃描儀，掃描范圍自肩峰至肩胛下角。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流341 mA，矩陣512×512，F(xiàn)OV 20 cm×20 cm，轉(zhuǎn)速0.50 s，螺距0.938:1，工作臺(tái)移動(dòng)速度9.375 mm/圈，層厚4 mm，層距3 mm，掃描時(shí)間5～10 s。掃描結(jié)束按準(zhǔn)直0.63 mm、層間隔1.25 mm重建標(biāo)準(zhǔn)骨骼圖像。

3D-MRI：采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T MR掃描儀，8通道相控陣線圈。采集三維容積插值屏氣序列(volumetric interpolated breath-hold examination sequence， 3D-VIBE)圖像，掃描范圍自肩峰至肩胛下角，參數(shù)：層厚0.90 mm，F(xiàn)OV 18 cm×18 cm，重復(fù)時(shí)間12.30 ms，回波時(shí)間4.90 ms，翻轉(zhuǎn)角10°，矩陣192×192，相位編碼方向?yàn)榍昂蠓较颍飨蛲詧D像分辨率為0.90 mm，采集時(shí)間<2 min。

1.3 圖像分析 采用美國(guó)3DQI體積圖像分析平臺(tái)軟件量化分析3D-CT和3D-MRI[3]。具體操作：①分割肩關(guān)節(jié)，包括肩胛盂窩和肱骨頭；②以正面觀顯示盂窩；③在三維圖像上繪制盂窩的最佳擬合圓(圖1)；④測(cè)量最佳擬合圓內(nèi)關(guān)節(jié)窩表面積；⑤根據(jù)最佳擬合圓表面積計(jì)算肩盂骨質(zhì)缺損(glenoid bone loss, GBL)比例。

采用雙邊濾波法降低MRI數(shù)據(jù)噪音后進(jìn)行量化分析(圖2)，對(duì)CT圖像則不需要進(jìn)行上述預(yù)處理。以動(dòng)態(tài)閾值法分割肩胛盂和肱骨頭，采用計(jì)算機(jī)輔助輪廓工具分析骨骼結(jié)構(gòu)的自動(dòng)分割結(jié)果，并進(jìn)行細(xì)化。主要通過測(cè)量盂骨占據(jù)最佳擬合圓的寬度或表面積評(píng)估骨缺損，用絕對(duì)值(mm或mm2)或百分比表示結(jié)果。以關(guān)節(jié)窩對(duì)視面分析關(guān)節(jié)盂骨缺損，根據(jù)該角度上關(guān)節(jié)盂邊緣交互定義的3個(gè)點(diǎn)計(jì)算最佳擬合圓，并將其置于其關(guān)節(jié)盂邊緣，依據(jù)關(guān)節(jié)窩在關(guān)節(jié)窩對(duì)視面投影的像素值計(jì)算關(guān)節(jié)窩表面積；骨缺損程度=(C-G)/C×100%，C為最佳擬合圓的表面積，G為最佳擬合圓內(nèi)關(guān)節(jié)盂窩的投影表面積。

表1 3D-CT和3D-MRI測(cè)得關(guān)節(jié)盂面積、骨缺損程度比較(±s，n=50)

表1 3D-CT和3D-MRI測(cè)得關(guān)節(jié)盂面積、骨缺損程度比較(±s，n=50)

測(cè)量方法最佳擬合圓表面積(mm2)骨缺損表面積(mm2)骨缺損程度(%)3D-CT642.48±123.4742.13±14.316.43±1.383D-MRI622.47±132.9839.92±15.676.24±1.42t值2.071.950.96P值0.050.070.35

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)數(shù)資料以率或構(gòu)成比表示，比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料以±s表示，采用t檢驗(yàn)。采用線性回歸分析3D-CT與3D-MRI測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性。術(shù)中醫(yī)師采用數(shù)字卡鉗測(cè)量關(guān)節(jié)盂骨缺損程度。以Kappa檢驗(yàn)分析3D-CT和3D-MRI測(cè)量結(jié)果與術(shù)中診斷骨缺損的一致性，Kappa值≥0.75為一致性較高，0.4≤Kappa<0.75為一致性一般，Kappa<0.4為一致性較差。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3D-CT、3D-MRI測(cè)得關(guān)節(jié)盂面積及骨缺損程度比較 3D-CT圖像測(cè)得的最佳擬合圓表面積大于3D-MRI大，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。分析3D-CT和3D-MRI獲得骨缺損表面積和骨缺損程度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2 3D-CT與3D-MRI檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)性分析 線性回歸分析結(jié)果顯示，3D-CT和3D-MRI測(cè)得最佳擬合圓表面積的回歸系數(shù)為1.06(R2=0.78，P=0.002)；骨缺損表面積的回歸系數(shù)為1.05(R2=0.88，P=0.010)。見圖3、4。

圖3 3D-CT和3D-MRI測(cè)得最佳擬合圓表面積相關(guān)性分析

2.3 3D-CT和3D-MRI測(cè)得骨缺損程度與術(shù)中測(cè)量結(jié)果的一致性 術(shù)中測(cè)量的骨缺損程度為(6.53±1.26)%，3D-CT和3D-MRI測(cè)得骨缺損程度與術(shù)中測(cè)量一致性分析結(jié)果顯示Kappa值分別為0.82和0.88，均具有較高一致性(n=50,P<0.05)，3D-MRI與術(shù)中測(cè)量結(jié)果的一致性高于3D-CT。

圖4 3D-CT和3D-MRI測(cè)得骨缺損面積相關(guān)性分析

3 討論

肩關(guān)節(jié)是全身活動(dòng)度最大的關(guān)節(jié)，穩(wěn)定度較低，易發(fā)生脫位；肩關(guān)節(jié)盂骨缺損是導(dǎo)致SI的主要因素。肩盂形態(tài)改變表明盂肱關(guān)節(jié)表面關(guān)系的變化，前緣骨質(zhì)吸收或骨折導(dǎo)致對(duì)盂肱關(guān)節(jié)水平方向的包容下降，表面適配變差，影響肩關(guān)節(jié)前方的穩(wěn)定性。由肩盂骨性缺損引起的復(fù)發(fā)性肩關(guān)節(jié)前方不穩(wěn)定可經(jīng)骨移植獲得糾正，以有效恢復(fù)肩盂高度丟失導(dǎo)致的不穩(wěn)定，使肱骨頭位于肩盂中心位置[4]。術(shù)前評(píng)估肩關(guān)節(jié)盂骨缺損對(duì)制定手術(shù)方式和判斷預(yù)后具有重要價(jià)值。

本研究采用3D-CT和3D-MRI重建技術(shù)檢測(cè)關(guān)節(jié)盂骨缺損，發(fā)現(xiàn)2種檢查方法所得的關(guān)節(jié)盂表面積和骨缺損結(jié)果相當(dāng)；3D-MRI檢測(cè)結(jié)果雖略小于3D-CT，但其相關(guān)性較好(R2均>0.75)，對(duì)結(jié)果的影響較小。

肩關(guān)節(jié)骨質(zhì)缺損是導(dǎo)致肩關(guān)節(jié)反復(fù)脫位的主要原因，也是肩關(guān)節(jié)修復(fù)手術(shù)中發(fā)生SI的重要危險(xiǎn)因素[5]。肩關(guān)節(jié)修復(fù)術(shù)前評(píng)估關(guān)節(jié)盂的骨質(zhì)缺損程度可為制定手術(shù)方案提供重要參考依據(jù)[6]。既往臨床實(shí)踐中，手術(shù)醫(yī)師多于肩關(guān)節(jié)鏡手術(shù)中進(jìn)行主觀評(píng)估，結(jié)果的可重復(fù)性較差。隨著影像學(xué)和計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通過對(duì)CT或MR圖像進(jìn)行三維重建，能了解肩關(guān)節(jié)盂全貌、測(cè)量關(guān)節(jié)盂寬度等，為定量分析關(guān)節(jié)盂骨缺損提供了可能[7-8]。

近年研究[9-10]相繼采用3D-CT或3D-MRI定量分析骨骼疾病。YANKE等[11]采用3D-CT和3D-MRI比較尸體骨缺損的影像學(xué)結(jié)果和已知骨缺損，結(jié)果顯示2種檢查方法測(cè)量尸體骨缺損面積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但測(cè)量計(jì)算過程使用的是手動(dòng)分割程序，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。本研究發(fā)現(xiàn)分割關(guān)節(jié)唇與骨骼是整個(gè)分割過程中最困難的部分。本研究采用半自動(dòng)分割方式分割關(guān)節(jié)唇與骨骼，具有更高的重復(fù)性。GYFTOPOULOS等[12]亦采用3D-CT和3D-MRI掃描和重建尸體肩關(guān)節(jié)，比較影像學(xué)測(cè)得的肩胛盂、肱骨頭表面積、高度以及肱二頭肌溝寬度與尸體實(shí)際測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)2者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。GYFTOPOULOS等[13]運(yùn)用3D-MRI技術(shù)觀察肩關(guān)節(jié)前脫位并接受關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的患者，結(jié)果顯示利用3D-MRI獲得的骨缺損程度與關(guān)節(jié)鏡下使用裸點(diǎn)方法測(cè)量的結(jié)果相當(dāng)。既往研究[14]運(yùn)用3D-CT技術(shù)比較中國(guó)人尸體和正常成人的肩關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，提出肩關(guān)節(jié)盂裸點(diǎn)不能作為測(cè)量肩盂下方骨缺損的重要參考點(diǎn)。

既往研究[15-16]認(rèn)為3D-CT重建是骨缺損檢查的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但CT多不能很好地顯示軟組織包括肌肉和韌帶的情況，患者需要同時(shí)接受CT和MR檢查以評(píng)估其肩關(guān)節(jié)[17-18]。本研究證實(shí)，3D-MRI亦能很好地顯示骨缺損情況，其結(jié)果與3D-CT相當(dāng)。因此，對(duì)于SI患者，可用3D-MRI代替3D-CT檢查，既可得到與3D-CT相當(dāng)?shù)臋z查結(jié)果，并同時(shí)觀察軟組織情況，還能減少輻射暴露。

綜上所述，3D-MRI和3D-CT診斷肩關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)盂骨缺損價(jià)值相當(dāng)，3D-MRI有望替代3D-CT，于術(shù)前更全面、無輻射地評(píng)估SI患者關(guān)節(jié)盂骨缺損情況。本研究為單中心研究，且樣本量較少，有待擴(kuò)大樣本量及進(jìn)行多中心前瞻性研究。