MRI多聯合成像技術對指導兒童肘關節軟骨損傷分級的應用研究

宋曉波（通訊作者），李德福，張細星

（深圳市寶安區福永人民醫院，廣東 518103）

臨床上肘關節為兒童常見損傷部位。肘關節結構復雜，包含骨骼、軟骨、韌帶等組織，12歲以下年齡兒童肘關節活動伸展性強但牢固性差，在外力作用下極易發生損傷。肘關節周圍韌帶分布豐富，關節軟骨為透明軟骨，可減少骨骼摩擦并吸收、緩沖壓力［1］。當兒童肘關節受到外力作用發生損傷時，大多存在軟骨損傷，而軟骨在兒童關節生長發育中存在重要作用，且關節軟骨無神經及血管，自我修復能力較差。發生損傷時，診斷錯誤或損傷程度判斷錯誤可能導致關節軟骨損傷發展為不可逆損傷［2］，導致慢性關節炎等嚴重后遺癥。因此，臨床診斷兒童肘關節軟骨損傷程度需準確判斷并及時采取治療措施。臨床通常使用X線等影像學檢查、關節鏡檢查等方式診斷兒童肘關節軟骨損傷，其中關節鏡檢查為有創檢查。實施創口后，將關節鏡插入關節內部進行檢查，雖然可準確觀察關節損傷情況，但其可重復性較差。檢查過程中，關節鏡需移動觀察關節內情況，移動過程中易二次牽拉患者軟骨及其他組織，可能增加韌帶撕裂、軟骨斷裂程度，加重肘關節損傷程度，對治療及患兒預后造成影響。X線檢查為無創檢查，具有成像快捷、檢查操作方便、空間定位好等優點，但由于兒童肘關節為復合組織，X線檢查組織分辨力較低，無法準確顯示軟骨損傷范圍及程度。其診斷局限性較大，誤診概率較高，診斷準確度偏低，不利于臨床制定治療方案。核磁共振成像（MRI）為臨床常用影像學檢查診斷方式，可清晰顯示各組織受累情況，為診斷兒童肘關節軟骨損傷程度的方式之一［3］。其中，MRI包括三維雙重回波穩態序列（3D-DESS）、T1加權成像（T1WI）、脂肪抑制質子密度加權像（FS-PDWI）、短時間反轉恢復序列（STIR）等多種序列成像方式［4］。不同序列MRI成像特點不同，對兒童肘關節軟骨損傷的顯示效果也不同。現將MRI多聯合成像技術用于診斷兒童肘關節軟骨損傷程度結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

以2019年1月-2021年3月于深圳市寶安區福永人民醫院診治肘關節軟骨損傷60例患兒為研究對象，對其臨床資料進行回顧性分析。納入標準：年齡≤12周歲；肘關節無嚴重外傷；首次肘關節受傷；受傷至檢查時間＜12h；單側肘關節損傷；肘關節發育正常；均為急性損傷。排除標準：存在既往肘關節受傷史；合并肘關節疾病；合并嚴重遺傳性疾病；陳舊性肘關節損傷；合并嚴重肘關節外傷；臨床資料不完整。所有患兒中男性31例，女性29例；年齡2-11歲，平均（6.52±2.01）歲；受傷至檢查時間1-11h，平均（6.25±1.40）h；受傷原因：跌倒31例，撞擊17例，其他12例。受傷部位：左側27例，右側33例。

1.2 方法

MRI多序列檢查：所有患兒均進行MRI多序列檢查，均為受傷后首次MRI多序列檢查。對于年齡＜7歲的患兒，可適當使用鎮靜劑輔助檢查，分別從軸位、冠狀位/斜冠狀位、矢狀位進行掃描成像。所用儀器為SIEMENE公司生產的MAGNETOM Avanto1.5T型號磁共振機，檢查序列包括3D-DESS、T1WI、FS-PDWI、STIR。患者伸直肘關節，掌心向上進行檢查。檢查序列參數見表1。

表1 檢查序列參數

關節鏡檢查：患兒實施硬膜外麻醉。將患肢置于手術臺上，肩關節向外伸展80°左右，在患兒患側肘前向橈骨頭方向穿刺，抽出滲出液體，并向關節內注入生理鹽水擴張關節腔，行0.5cm左右小切口，使用與關節鏡配套的套管針穿刺，拔去銳性閉塞器，使用鈍性閉塞器，將關節鏡插入關節腔內，觀察其關節內情況。觀察后洗凈并排盡液體，拔除套管針，縫合切口。

1.3 評估標準

兒童肘關節損傷分級：按照Recht分級標準［5］進行分級。Ⅰ級：軟骨分層結構特點消失，軟骨表面仍光滑；Ⅱ級：軟骨表面和輪廓為輕中度不規則，缺損深度＜50%全層；Ⅲ級：軟骨表面和輪廓重度不規則，缺損＞50%全層但＜100%全層；Ⅳ級：軟骨全層剝落缺損，軟骨下層骨部分暴露。

Ⅰ級損傷中，3D-DESS表現為高信號，FSPDWI、STIR序列表現為稍高信號，T1WI表現為局限性低信號，在軟骨下骨部分偶爾存在星狀異常信號。Ⅱ級損傷中，T1WI呈低信號，呈鋸齒狀、不規則狀且累及軟骨中下層，軟骨邊界模糊，3D-DESS表現為高信號，FS-PDWI、STIR序列表現為稍高信號。Ⅲ級損傷中，T1WI表現為軟骨變薄，表層淺，且呈不規則狀，中層缺失，下層邊界模糊，存在局部中斷，為低信號，軟骨下骨質3D-DESS表現為高信號，FS-PDWI、STIR序列表現為稍高信號。Ⅳ級損傷中，T1WI呈軟骨整層缺失，軟骨下終板露出，表現為低信號，且存在異常信號，3D-DESS表現為高信號，FS-PDWI、STIR序列表現為稍高信號。

1.4 觀察指標

比 較3D-DESS、T1WI、FS-PDWI、STIR對 兒 童肘關節軟骨損傷的顯示效果，以關節鏡或術中所見為“金標準”，計算3D-DESS序列、T1WI序列、FSPDWI序列、STIR序列單獨診斷及MRI多聯合成像技術診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷準確度。影像檢查結果由3名放射科副主任醫師進行獨立診斷，診斷結果不一致時由3名醫師協商后決定。

1.5 統計學方法

數據以統計學軟件SPSS 22.0處理。計數資料以例數表示，使用卡方檢驗，等級資料使用秩和檢驗，計量資料以均值±方差表示，使用t檢驗，MRI檢查結果與金標準進行一致性評價，得到準確度，P＜0.05提示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3D-DESS、T1WI、FS-PDWI、STIR序列顯示效果比較

顯示效果比較存在明顯差異，且3D-DESS序列＞FS-PDWI序列、STIR序列＞T1WI序列（P＜0.05），FS-PDWI序列、STIR序列顯示效果比較無明顯差異（P＞0.05），見表2。

表2 3D-DESS、T1WI、FS-PDWI、STIR序列顯示效果比較（例，n=60）

2.2 各序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷準確度

3D-DESS序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷診斷的準確度為85.00%（51/60）；T1WI序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷診斷的準確度為66.67%（40/60）；FS-PDWI序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷診斷的準確度為80.00%（48/60）；STIR序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷診斷的準確度為75.00%（45/60），見表3-6。

表4 T1WI序列診斷結果（例）

表5 FS-PDWI序列診斷結果（例）

表6 STIR序列診斷結果（例）

2.3 MRI多聯合成像技術診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷準確度

MRI多聯合成像技術診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷診斷的準確度為90.00%（54/60），見表7。

表7 MRI多聯合成像技術診斷結果（例）

3 討論

年齡小于12歲兒童肘關節骨骼尚未發育完全，大部分仍以軟骨為主，當遇到摔倒等外力沖擊時，極易產生軟骨損傷，需及時治療，否則會對兒童肘關節骨骼生長發育造成影響［6］。影像學檢查診斷兒童軟骨損傷分級對臨床制定治療方案和患兒預后至關重要［7］，因此需要研究準確度高的影像學診斷方式。

兒童肘關節中軟骨組織結構強度弱于關節囊、韌帶等，受到外力時極易損傷軟骨，而且軟骨周圍韌帶等組織豐富，X線檢查診斷組織分辨率較低，難以清晰觀察肘關節周圍所有軟骨、韌帶等組織情況，誤診漏診風險較高［8］，不利于臨床診斷及制定治療方案，因此使用影像學檢查時需要使用組織分辨率高、成像清晰的檢查方式。MRI檢查成像具有軟組織分辨率高、可多方位檢查成像等優點［9］，但MRI成像具有多種成像序列，如3D-DESS、T1WI、FSPDWI、STIR等序列，不同成像序列原理不同、組織分辨率不同［10］，導致其對肘關節軟骨成像顯示效果不同。本次研究結果中，顯示效果比較存在明顯差異，且3D-DESS序列＞FS-PDWI序列、STIR序列＞T1WI序列，FS-PDWI序列、STIR序列顯示效果比較無明顯差異，說明MRI檢測中3D-DESS序列對肘關節軟骨損傷的顯示效果較優，FS-PDWI序列、STIR序列顯示效果良好，T1WI序列顯示效果一般。原因在于，軟骨由軟骨組織及軟骨膜組成，而軟骨組織由軟骨細胞、纖維、基質共同構成，軟骨細胞和細胞外基質主要由膠原、水分等成分組成，3D-DESS序列中關節滑液為高信號，軟骨為中等信號，當兒童肘關節軟骨損傷時，關節滑液通過損傷裂口進入軟骨中，3D-DESS序列可清晰顯示出軟骨中的關節滑液，從而準確判斷軟骨損傷程度［11］。而FS-PDWI序列和STIR序列中信號強度低于3D-DESS序列，T1WI序列中肘關節軟骨信號較差［12］，無法與關節滑液呈現較清晰對比效果［13］。因此，3D-DESS序列對肘關節軟骨損傷的顯示效果最優，FS-PDWI序列、STIR序列顯示效果良好，T1WI序列顯示效果一般。

關節軟骨為特殊構造的結締組織，為層狀結構，包含淺層切線帶、中層過渡帶、深層放射帶和底層鈣化軟骨層［14］。MRI檢查能以多層、高空間分辨率進行兒童肘關節軟骨檢查，有利于臨床診斷兒童肘關節軟骨損傷分級，但由于MRI檢查使用3DDESS、T1WI、FS-PDWI、STIR等序列成像，不同序列成像角度、干擾因素不同，對肘關節軟骨等組織顯示效果不同，導致MRI不同序列診斷兒童肘關節軟骨損傷準確度不同。本次研究結果中，3D-DESS序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷的診斷準確度為85.00%（51/60）；T1WI序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷的診斷準確度為66.67%（40/60）；FSPDWI序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷的診斷準確度為80.00%（48/60）；STIR序列診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷的診斷準確度為75.00%（45/60）；MRI多聯合成像技術診斷Ⅰ～Ⅳ級兒童肘關節軟骨損傷的診斷準確度為90.00%（54/60），說明MRI多聯合成像技術診斷兒童肘關節軟骨損傷分級準確度高于各序列單獨診斷。究其原因，常規T1WI、FS-PDWI、STIR序列為二維檢查序列，T1WI序列雖然可反映肘關節軟骨及骨質對比情況，但由于T1WI序列無法準確對比區分關節軟骨及關節滑液信號，關節軟骨與關節液對比度信噪比（CNR）較低，且對于軟骨缺損情況缺乏敏感度［15］；FS-PDWI序列雖然可顯示CNR、軟骨組織信噪比（SNR），清晰顯示細小結構組織和解剖結構，但為二維成像，部分重疊軟骨組織難以清晰顯示，因此仍存在漏診、誤診風險。3D-DESS序列檢查成像為三維成像，可清晰顯示脂肪、關節軟骨組織、關節滑液信號情況，關節軟骨分辨率極高，且可一次掃描后在任意層面上重建肘關節圖像數據，直觀顯示各個角度、方向、部位的肘關節軟骨，極大程度提高CNR、SNR值，輔助診斷兒童肘關節軟骨損傷準確度較高。此外，常規T1WI、STIR等序列檢查成像質量欠佳時，MRI多聯合成像可聯合3D-DESS、FS-PDWI等序列再次檢查成像，且成像清晰，有利于確認診斷結果。3D-DESS序列具有軟骨、關節滑液清晰對比優點，FS-PDWI序列可較準確地判斷軟骨缺損，MRI多聯合成像可結合各序列成像特點及優勢［16］，從多個角度觀察兒童肘關節損傷情況，通過不同序列成像檢查反復確定，提高診斷準確度，有效避免兒童肘關節軟骨損傷漏診及損傷程度誤診，從而提高對兒童肘關節軟骨損傷分級的準確度。MRI多序列成像檢查診斷兒童肘關節軟骨損傷雖然準確度較高，但由于MRI多序列成像檢查所需時間較長，而兒童耐受能力較差，其檢查配合度不足，影響MRI多序列檢查進行，對成像質量可能造成影響，因此臨床需及時根據兒童情況，適當使用鎮靜劑等方式安撫患兒，使其順利完成MRI多序列成像檢查。

綜上所述，MRI多聯合成像技術結合多序列檢查成像優勢，對兒童肘關節軟骨損傷分級診斷具有較高準確度，有利于臨床判斷和制定治療方案，可作為臨床檢查方案之一。