MR集成序列在慢性岡上肌肌腱炎中的應(yīng)用研究

倪亞博，田兆榮，楊建平，孫杰，王志軍*

岡上肌肌腱炎是運(yùn)動愛好者的常見病，易反復(fù)發(fā)作，在上肢過肩運(yùn)動中因?qū)霞〖‰旆磸?fù)做功而應(yīng)力積累或因肱骨頭與喙肩弓的擠壓撞擊而損傷，是引起肩部疼痛的重要因素，常影響患者肩部的自由活動[1]。目前臨床對岡上肌肌腱炎的診斷主要依賴于患者主訴及體格檢查，但主觀性較強(qiáng)、準(zhǔn)確性差，缺乏精確可量化的客觀指標(biāo)，難以客觀準(zhǔn)確評價肌腱的真實情況，主要的影像學(xué)檢查方法包括X線、CT、超聲及MRI等。X線、CT對鈣化性肌腱炎、骨性結(jié)構(gòu)等顯示較好，但軟組織分辨率低，診斷價值有限[2]；超聲雖可觀察肌肉組織，但無法獲得定量信息，有一定局限[3]；常規(guī)MRI是目前臨床最常用的評估岡上肌肌腱病變的影像學(xué)手段，但其有一定主觀性、缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)，不能準(zhǔn)確反映肌腱內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，這限制了對肌腱變性和治療效果的準(zhǔn)確評估[4]。MR 集成（magnetic resonance image compilation,Magic）序列是一種新型的多模態(tài)定量MRI 技術(shù)，可以一次生成多組常規(guī)加權(quán)序列和定量序列，縮短掃描時間，反映人體組織成分的定量化信息，提高臨床應(yīng)用的可行性[5]。目前臨床將Magic序列應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、乳腺等方面[6-7]，不少研究證實了其在顳下頜關(guān)節(jié)、腰椎間盤病變及骶髂關(guān)節(jié)等骨肌系統(tǒng)成像中的可行性[8-10]，國內(nèi)目前尚未見其應(yīng)用于肩關(guān)節(jié)的報道。

Magic 序列可通過調(diào)整TE 及TR 生成不同的圖像對比，獲得組織的特征性弛豫值[T1、T2、質(zhì)子密度（proton density, PD）及R1、R2值]，實現(xiàn)各種組織早期生化變化（如膠原纖維結(jié)構(gòu)、方向和水分含量等）方面的定量評估[11-12]。岡上肌肌腱炎的病理過程分為水腫出血期、慢性肌腱炎期和肌腱斷裂期，肌腱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同階段有所差異，總體表現(xiàn)為微膠原纖維紊亂，蛋白多糖和糖胺聚糖含量增加，細(xì)胞增生和新生血管形成[13]。由于肌腱的變性發(fā)生自由水和結(jié)合水的含量增加、脂肪浸潤甚至膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)及順序排列的改變，而MRI可因組織內(nèi)自由水含量的增多造成T2橫向弛豫時間延長，蛋白變性、脂肪浸潤導(dǎo)致T1弛豫時間縮短[14-15]。因此本研究聯(lián)合Magic序列的定量技術(shù)探討其在岡上肌肌腱炎診斷中的價值，旨在為客觀評價岡上肌肌腱炎提供新的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究對象

前瞻性招募2021 年1 月至2021 年7 月寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院疑似岡上肌肌腱損傷接受肩關(guān)節(jié)MRI檢查的患者。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合慢性岡上肌肌腱炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)[14-15][①有肩部外傷或肩部勞損史；②以肩部疼痛為主要表現(xiàn)，疼痛部位一般位于肩外側(cè)，活動、用力時尤甚；③疼痛弧試驗陽性；④肩關(guān)節(jié)MRI證實岡上肌肌腱損傷[16]（PD 及T2WI 脂肪抑制（fat saturation,FS）序列上肌腱信號增加，除外肌腱斷裂）]；（2）病程3～24 個月；（3）年齡18～60 歲；（4）未接受過任何規(guī)范化的治療；（5）同意參與本研究并簽署知情同意書。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）MRI證實肩袖撕裂；（2）X線片檢查提示鈣化性肌腱炎；（3）MRI或X線證實合并有肩部骨折、肩關(guān)節(jié)局部感染者；（4）既往肩關(guān)節(jié)手術(shù)史。同時篩選年齡相匹配的健康志愿者，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡在18～60歲之間；（2）肩關(guān)節(jié)常規(guī)MRI掃描未見異常病灶；（3）無MRI檢查禁忌證，排除標(biāo)準(zhǔn)同病例組排除標(biāo)準(zhǔn)。該研究獲寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，倫理批文號：2020-657，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 MRI掃描

所有受試者均行肩關(guān)節(jié)MRI 掃描。采用美國GE公司SIGNATMArchitect 3.0 T 掃描儀，16 通道肩關(guān)節(jié)專用線圈，頭先進(jìn)，使用沙袋固定肩關(guān)節(jié)減少移動偽影。掃描序列及參數(shù)如下：（1）橫軸位T1WI FS序列，TR=500 ms；TE=20 ms；矩陣=320×320；視野=18 cm×18 cm；層厚=4 mm；層間隔=0.4 mm；掃描時間1 min 28 s。（2）橫 軸 位T2WI FS 序 列，TR=2650 ms；TE=40 ms；矩陣=320×320；視野=18 cm×18 cm；層厚=4 mm；層間隔=0.4 mm；掃描時間1 min 40s。（3）斜冠狀位T2WI FS 序列，TR=2500 ms；TE=60 ms；矩陣=256×256；視野=24 cm×24 cm；層厚=4 mm；層間隔=0.4 mm；掃描時間1 min 51 s。（4）斜矢狀位質(zhì)子密度加權(quán)（proton density weighted, PDW）序列，TR=2350 ms；TE=40 ms；矩陣=256×256；視野=24 cm×24 cm；層厚=4 mm；層間隔=0.4 mm；掃描時間1 min 34 s。（5）斜冠狀位Magic 序列，TR=4000 ms；TE 1=10 ms,TE 2=100 ms；矩陣=300×224；視野=20 cm×20 cm；層厚=4 mm；層間隔=1 mm；掃描時間4 min。

1.3 圖像后處理

掃描完成后由2 名具有10 年以上骨肌系統(tǒng)疾病診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師獨立閱片，采用盲法評價圖像并納入肌腱炎病例，意見不同時經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。另外使用GE主機(jī)MAGiC處理軟件包進(jìn)行圖像后處理，生成T1 mapping、T2 mapping 和PD mapping 3組定量圖譜。于Magic 序列生成的T2WI 斜冠狀位圖像上將岡上肌肌腱分為外側(cè)亞區(qū)（指岡上肌肌腱纖維遠(yuǎn)側(cè)插入部位）、中間亞區(qū)（指外側(cè)部位和內(nèi)側(cè)部位連線的中點部位）及內(nèi)側(cè)亞區(qū)（指位于外側(cè)部位內(nèi)側(cè)方向2 cm左右、高于肱骨頭軟骨的區(qū)域）[17]，如圖1 所示。根據(jù)肌腱的走形分別于3 個亞區(qū)勾畫感興趣區(qū)（region of interest, ROI），勾畫時避開脂肪及周圍其他組織，ROI的勾畫及測量分別由前2名放射科醫(yī)師（觀察者1 和2）獨立完成，并在間隔至少2 周后重復(fù)測量數(shù)據(jù)，以評估觀察者間和觀察者內(nèi)的一致性，最終的分析數(shù)據(jù)為2名醫(yī)師4次測量結(jié)果的平均值。

圖1 T2WI斜冠狀位圖像岡上肌肌腱分區(qū)及感興趣區(qū)勾畫示意圖。將岡上肌肌腱分為外側(cè)亞區(qū)（指岡上肌肌腱纖維遠(yuǎn)側(cè)插入部位）、中間亞區(qū)（指外側(cè)部位和內(nèi)側(cè)部位連線的中點部位）及內(nèi)側(cè)亞區(qū)（指位于外側(cè)部位內(nèi)側(cè)方向2 cm 左右、高于肱骨頭軟骨的區(qū)域），并在相應(yīng)區(qū)域勾畫感興趣區(qū)。Fig. 1 As shown above, on T2WI oblique coronary image supraspinatus tendons will be divided into the lateral subregion (the supraspinatus tendon fiber distal insertion site),middle subregion(refer to the midpoint of the inner parts and outer parts of attachment)and medial subregion(2 cm medial to the lateral part direction, higher than that of humerus head cartilage area), the regions of interest were delineated in the corresponding subregions.

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。利用Kolmogorov-Smirnov 檢驗對所有計量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用（±s）表示，不符合正態(tài)分布的用M（Q1，Q3）表示。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intra-class correlation coefficient, ICC）評估觀察者間和觀察者內(nèi)測量T1、T2和PD值的可重復(fù)性，以ICC＞0.75表明一致性良好。T1、T2和PD值之間的比較采用單因素方差分析，組間采用Kruskal-WallisH檢驗。對差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)繪制受試者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲線，計算敏感度、特異度及95%置信區(qū)間（confidence interval,CI），評價其診斷肌腱炎的效能，并通過約登指數(shù)找出相對應(yīng)的閾值。曲線下面積（area under the curve,AUC）比較采用Z檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料結(jié)果比較

最終納入患者42 例（肌腱炎組），其中男18 例，女24 例，年齡32～58（44.4±9.5）歲，患者病程最短3 個月，最長2 年。28 例健康志愿者（對照組）中男16 例，女12 例，年齡25～47（35.2±6.9）歲。肌腱炎組與對照組體質(zhì)量指數(shù)（body mass index, BMI）分別為（20.84±1.57）kg/m2、（21.09±1.64）kg/m2。兩組研究對象的年齡、性別比例、體質(zhì)量指數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 測量參數(shù)的一致性

岡上肌肌腱三個亞區(qū)T1、T2 及PD 值測量結(jié)果一致性分析發(fā)現(xiàn)，外側(cè)亞區(qū)的ICC 值較高，其次是中間亞區(qū)，最后是內(nèi)側(cè)亞區(qū)，除觀察者2 的PD 值觀察者內(nèi)ICC值為0.723外，其余ICC值均＞0.75（表1）。

表1 觀察者測量岡上肌肌腱各亞區(qū)T1、T2及PD值的ICC值Tab.1 ICC values of T1,T2 and PD values in three subregions of supraspinatus tendon measured by observers

2.3 肌腱炎組與對照組不同亞區(qū)之間T1、T2 及PD 值的結(jié)果比較

肌腱炎組外側(cè)亞區(qū)的T1 及T2 值、中間亞區(qū)的T2值均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；肌腱炎組外側(cè)亞區(qū)的PD值、中間亞區(qū)的T1及PD值與對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；肌腱炎組內(nèi)側(cè)亞區(qū)的T1、T2 及PD 值與對照組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（表2）。

表2 肌腱炎組與對照組的定量值結(jié)果比較Tab.2 Comparison of quantitative values between the tendinitis group and the control group

2.4 T1、T2及PD值對慢性岡上肌肌腱炎的診斷價值

外側(cè)亞區(qū)T1、T2 值A(chǔ)UC 分別為0.821、0.733，敏感度和特異度分別為90.5%和67.9%、66.7%和78.6%；中間亞區(qū)T2 值A(chǔ)UC 為0.682，敏感度和特異度分別為61.9%、75.0%；外側(cè)亞區(qū)T1值及T2值判斷正常肌腱與肌腱炎的閾值分別為795.5 ms與38.5 ms；中間亞區(qū)T2 值判斷正常肌腱與肌腱炎的閾值為37.5 ms。經(jīng)Delong檢驗，外側(cè)亞區(qū)T1、T2值及中間亞區(qū)T2值診斷岡上肌肌腱炎的AUC 差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P值分別為0.10、0.06、0.41，Z值分別為1.645、1.874、0.816）。

圖2 外側(cè)亞區(qū)T1、T2值及中間亞區(qū)T2值對慢性岡上肌肌腱炎診斷的ROC曲線。Fig. 2 ROC curves of T1, T2 values of lateral subregion and T2 values of mediate subregion for the diagnosis of chronic supraspinatus tendinitis.

3 討論

岡上肌肌腱炎作為肩袖損傷病理演變中的早期重要過程，早期診斷肌腱變性不僅有利于治療，還能改善患者因疼痛導(dǎo)致的活動受限程度增加而對生活質(zhì)量不利的情況。Magic 序列通過一次掃描重建多組定量圖像進(jìn)而實現(xiàn)疾病定量診斷的新技術(shù)近年來已成為國內(nèi)外的研究熱點，本研究參照Anz 等[17]的研究方法，將岡上肌肌腱分為三個亞區(qū)，在國內(nèi)首次測量Magic 序列中岡上肌肌腱不同亞區(qū)的T1、T2 及PD值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)外側(cè)亞區(qū)的T1 及T2 值、中間亞區(qū)的T2 值對慢性岡上肌肌腱炎的鑒別診斷有一定的價值，且三個亞區(qū)定量值測量的可重復(fù)性均較好，可作為反映岡上肌肌腱炎的有效量化參數(shù)。

3.1 Magic序列各定量值測量的可重復(fù)性評估

本研究結(jié)果顯示岡上肌肌腱三個亞區(qū)的ICC 值均較高，其中以外側(cè)亞區(qū)的ICC 值最高，這可能是由于外側(cè)亞區(qū)主要為岡上肌肌腱于肱骨大結(jié)節(jié)的附著部位，解剖位置明確，ROI 勾畫較容易，觀察者間一致性較好，這與既往研究結(jié)果相似[18]。其次是中間亞區(qū)，受斜冠狀位圖像中肌腱顯示情況的影響，若斜冠狀位圖像因掃描定位等原因?qū)霞〖‰祜@示欠佳，則可能造成ROI勾畫位置偏移進(jìn)而影響數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。而內(nèi)側(cè)亞區(qū)肌腱逐漸移行為肌肉，ROI 勾畫的位置及大小受一定主觀判斷影響，造成內(nèi)側(cè)亞區(qū)定量值測量的一致性稍低。總之，外側(cè)亞區(qū)的定量值測量具有較高的一致性，具有臨床應(yīng)用可行性。

3.2 慢性肌腱炎與正常肌腱的定量值差異

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)生岡上肌肌腱炎時肌腱外側(cè)及中間亞區(qū)的T2 值明顯增高。由于外側(cè)亞區(qū)主要是肱骨大結(jié)節(jié)附著處的肌腱，且該部位為明顯的“乏血管區(qū)”[19]，以膠原蛋白為主要組成成分，當(dāng)附著處肌腱由炎性浸潤、水腫發(fā)展至纖維蛋白分子結(jié)構(gòu)破壞、肌腱充血變性甚至脂肪浸潤時，T2 弛豫時間明顯延長，T2 值增高，這種弛豫時間的差異反映了T2 值對膠原纖維在肌腱內(nèi)部的方向、磁場中的方向以及水含量等反映肌腱生理特點的標(biāo)志物非常敏感，這與既往研究結(jié)果相似[20-22]。另外本研究發(fā)現(xiàn)發(fā)生肌腱炎時外側(cè)亞區(qū)的T1值也顯著增高。T1弛豫時間最初用于急性腦缺血事件后心肌纖維化的無創(chuàng)評估[23]，已有多項研究將該技術(shù)應(yīng)用于肌腱相關(guān)病變的評估，國外研究文獻(xiàn)報道表明T1弛豫時間可作為一種生物標(biāo)志物區(qū)分健康和病理性肌腱[24-25]。本研究發(fā)現(xiàn)發(fā)生肌腱炎時岡上肌肌腱外側(cè)亞區(qū)的T1 值顯著增高，且對肌腱炎的診斷效能較高，這進(jìn)一步證明了T1 弛豫時間可反映慢性岡上肌肌腱炎的纖維化、脂肪浸潤及組織水腫等改變[26]，隨著病程的不斷進(jìn)展，肌腱發(fā)生纖維化及脂肪浸潤愈發(fā)顯著，T1值明顯增高。

3.3 定量值對慢性岡上肌肌腱炎的診斷價值

MRI 中不同組織弛豫時間的差異與組織自由水含量、水分子和大分子的隨機(jī)運(yùn)動、組織脂肪含量及順磁性物質(zhì)的存在等因素有關(guān)[27-28]，其中自由水的含量對組織弛豫時間的影響最為明顯。有研究[29]表明自由水含量越多，T2 弛豫時間越長，本研究發(fā)現(xiàn)肌腱發(fā)生炎性病變時，T2 值顯著增高，且對肌腱炎有較高的診斷效能。除了外側(cè)亞區(qū)的T2值對岡上肌肌腱炎有較高的診斷效能外，中間亞區(qū)的T2 值對岡上肌肌腱炎也有一定的診斷價值。一方面，從肌腱炎的病理演變過程角度出發(fā)，這提示中間亞區(qū)的T2 值升高與肌腱的撕裂有一定聯(lián)系[30]。Neer 等[31]將肩袖損傷程度分為Ⅲ期：Ⅰ期為肩袖水腫出血期；Ⅱ期為肩袖肌腱炎，Ⅲ期為肩袖則出現(xiàn)撕裂情況。隨著肩袖損傷程度的加重，肩袖由炎性病變發(fā)展為撕裂。另一方面，中間亞區(qū)T2 值的差異可能提示部分肌腱炎已累及至肌腱的中間亞區(qū)造成肌腱的水腫變性，主觀上圖像雖無明顯的信號增高，但中間亞區(qū)T2值升高，而T1 值尚無顯著差異，說明T1 值在反映組織水腫上可能不及T2 值敏感[32]。本研究中病例組與對照組的PD 值無明顯差異。PD 值是組織的固有磁特性，它表示單位體積內(nèi)氫質(zhì)子數(shù)量[33]，其在骨肌系統(tǒng)的應(yīng)用較少，筆者未檢索到關(guān)于PD 值與肌腱組織氫質(zhì)子含量關(guān)系的報道，還需進(jìn)一步研究。

3.4 本研究的局限性

本研究存在一些局限性：（1）缺乏肩關(guān)節(jié)鏡檢查，還需要建立動物模型，對肌腱內(nèi)部的生化成分與各定量值的相關(guān)性進(jìn)一步研究；（2）樣本量較少，未來可納入肩袖撕裂病例進(jìn)行大樣本量肌腱相關(guān)病變的進(jìn)一步研究。

綜上所述，Magic 序列的T1 及T2 值是反映慢性岡上肌肌腱炎的有效的量化參數(shù)，能夠為臨床對岡上肌肌腱炎的診斷提供量化的客觀依據(jù)。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。