磁共振成像3D序列與CT診斷腰椎關節突骨關節炎的對比研究

陳健 宋智 曾冰欣 簡昊 段細龍 周仁輝 黃云 曾文琴

腰椎關節突骨關節炎（lumbar facet joint osteoarthritis，LFJOA）是發生在關節突關節之間退行性改變而導致的腰椎關節出現損傷性炎癥，也是小關節疼痛最常見的形式[1-2]。文獻[3]研究顯示，LFJOA常發生于中老年人群，近年發病人數逐漸增多，是引起慢性腰痛的常見原因之一，可給患者生活、工作造成不良影響。LFJOA發病相對隱匿，臨床表現不具特異性，即可引起腰部疼痛，也可引起下肢疼痛，因此診斷相對困難，常和腰椎間盤突出癥混淆而出現漏診、誤診情況[4]。但隨著醫療科技的不斷進步，計算機斷層掃描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）得到廣泛應用，提高了LFJOA診斷率[5]。文獻[6]研究認為，CT能夠提供橫截面圖像并在骨性結構與周圍軟組織之間提供更高的對比度，改善腰椎小關節解剖評估，是LFJOA成像首選方法，但CT檢查具有輻射，而輻射損害問題越來越受到重視。MRI是一種非放射性的檢查方法，具有出色的軟組織分辨率，但近年來隨著MRI檢查3D技術的發展，多數學者開始研究磁共振成像3D（magnetic resonance imaging 3D，MRI 3D）序列檢查技術在腰椎小關節病變診療中的應用價值，如吳世祥等[7]研究發現，螺旋CT多平面重建聯合三維重建對于腰椎小關節病變檢出、分級具有較高的應用價值。可能由于MRI 3D序列技術檢查時間相對較長、價格偏高等原因，導致國內外研究相對匱乏，因此本研究旨在探討MRI 3D序列與CT診斷LFJOA的價值，分析MRI 3D序列對LFJOA的檢查效果，為臨床提供指導幫助和影像學依據。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2021年3月-2022年3月吉安市中心人民醫院收治的75例腰椎關節突骨關節炎患者。納入標準：（1）經手術確診為LFJOA，影像學檢查提示腰椎退行性變，存在慢性腰痛，伴下肢麻木性疼痛，小關節處有壓痛；（2）年齡30～70歲，接受CT、MRI、MRI 3D序列檢查。排除標準：（1）存在腰椎腫瘤、畸形、創傷、結核、強直性脊柱炎等情況；（2）既往有脊柱、腰椎手術史，并存在嚴重骨質疏松；（3）精神異常，不能耐受或不能配合檢查。其中男45例，女30例，年齡30～70歲，平均（55.25±8.64）歲，病程0.5～12年，平均（6.52±3.13）年，體重指數20～26 kg/m2，平均（23.14±2.23）kg/m2，工人20例，農民15例，司機20例，其他20例。本研究經醫學倫理委員會批準。患者知曉并同意本研究。

1.2 方法

1.2.1 CT 患者取仰臥位，采用東芝16排CT，掃描參數設置電壓120 kV、電流200 mA，層厚、層間距分別為2、1 mm，連續掃描16層，掃描患者腰椎及間隙，觀察軟組織窗，窗位35 HU、窗寬80 HU，觀察骨窗，窗位450 HU、窗寬1 500 HU。

1.2.2 MRI 患者仰臥，采用GE 3.0T MRI掃描儀采集MRI數據，掃描患者矢狀位T1加權圖像（t1weighted image，T1WI）序列、矢狀位T2加權圖像（t2weighted image，T2WI）序列及軸位T2WI序列，參數設置層厚4 mm、層間距1 mm、視野310 mm×310 mm，矩陣220 mm×220 mm。

1.2.3 MRI 3D序列 采用GE 3.0T MRI掃描儀，設置參數體素0.9 mm×1.1 mm×1.0 mm、間距0.3 mm、CS-SENCE為8.5，在MRI 3D-spine-view序列的基礎上進行脂肪抑制掃描，TR 20.60 ms、TE 7.57 ms、層厚5 mm。圖像分析，由2名醫師進行圖像分析，分析商討統一結果，意見不一致時可詢問上級意見或共同討論得出統一結果。

1.3 觀察指標及評價標準（1）分析手術結果。（2）分析CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的影像學特征。（3）比較CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA診斷準確率，以手術為金標準進行判斷。（4）比較CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA單節段、多節段病變的診斷結果。（5）比較CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的分級，根據Pathria分級系統進行LFJOA分級：正常為0級；關節突關節輕度退變，間隙變狹窄低于2 mm為Ⅰ級；中度退變，間隙狹窄，關節增生，骨贅形成，伴有關節突肥大、輕度關節軟骨下侵蝕為Ⅱ級；重度退變，間隙狹窄，嚴重骨贅形成，伴嚴重關節肥大為Ⅲ級[8]。（6）CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的診斷結果，包括軟骨損失、滑膜增厚、軟骨下骨囊變、關節腔積液、關節腔積氣、關節間隙狹窄、骨質增生、軟骨下骨質水腫、黃韌帶肥厚、椎體滑脫、小關節周圍炎癥等。

1.4 統計學處理 采用SPSS 24.0統計分析軟件，計數資料用率（%）示，CT、MRI、MRI 3D序列診斷對LFJOA的診斷準確率、單節段病變、多節段病變、LFJOA分級、軟骨損失、滑膜增厚、軟骨下骨囊變、關節腔積液、關節腔積氣、關節間隙狹窄、骨質增生、軟骨下骨質水腫、黃韌帶肥厚、椎體滑脫、小關節周圍炎癥等數據比較用χ2檢驗。以P＜0.05表示數據差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術結果 75例經手術確診的LFJOA患者中，單節段病變41例、多節段病變34例，軟骨損失51例、滑膜增厚35例、軟骨下骨囊變60例、關節腔積液40例、關節腔積氣50例、關節間隙狹窄25例、骨質增生70例、軟骨下骨質水腫43例、黃韌帶肥厚20例、椎體滑脫10例、小關節周圍炎癥75例。

2.2 影像學特征（1）CT影像學特征：48例關節突增生、肥大、骨贅形成，關節間隙狹窄，部分有“真空征”（圖1）；關節面軟骨下骨囊狀改變，呈低密度透亮；上下關節突關節呈環抱狀態。（2）MRI影像學特征：表現為長T1、長T2，關節軟骨變薄、缺損，有骨贅形成，30例顯示骨質增生，26例關節腔有積液、43例關節腔有積氣，延遲掃描信號改變，T2WI、軸位脂肪抑制像呈高信號，軟骨下可見斑片狀骨質水腫，T1WI低信號，T2WI高信號，黃韌帶在T2WI上信號稍低，椎體滑脫可見扁平形、圓形、不規則形孤立團塊（圖2），在T1WI上呈中等、低信號，在T2WI上呈中等信號。（3）MRI 3D序列影像學特征：關節軟骨呈中等稍高信號，與周圍積液顯示清晰，可見斑點狀骨質水腫，斑點狀破壞，形態扭曲（圖3）。

圖1 LFJOA“真空征”

圖2 LFJOA椎體滑脫

圖3 LFJOA軟骨下骨質水腫

2.3 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA診斷準確率在75例LFJOA患者中，CT掃描檢查顯示關節正常11例，關節異常64例，診斷準確率85.33%；MRI診斷關節正常13例，關節異常62例，診斷準確率82.67%；MRI 3D序列診斷關節正常3例，關節異常72例，診斷準確率96.00%。MRI 3D序列對LFJOA的診斷準確率高于CT、MRI（χ2=5.042、6.997，P＜0.05）。

2.4 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA單節段、多節段病變的診斷結果比較 MRI 3D序列在LFJOA單節段病變、多節段病變中的檢出率均高于CT、MRI（P＜0.05），見表1。

表1 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA單節段、多節段病變的診斷結果比較[例（%）]

2.5 CT、MRI、MRI 3D序 列對LFJOA的分級比較 MRI 3D序列對LFJOA Ⅰ級檢出率高于CT、MRI（P＜0.05），見表2。

表2 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的分級比較[例（%）]

2.6 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的診斷結果 MRI 3D序列在LFJOA的軟骨損失、滑膜增厚、軟骨下骨囊變、關節腔積液、關節間隙狹窄、骨質增生、軟骨下骨質水腫、小關節周圍炎癥檢出率均高于CT、MRI，關節腔積氣的檢出率高于CT（P＜0.05），MRI在LFJOA的軟骨損失、關節腔積液、關節腔積氣檢出率均高于CT，軟骨下骨囊變、骨質增生檢出率均低于CT（P＜0.05），見表3。

表3 CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA的診斷結果[例（%）]

3 討論

LFJOA發展通常始于關節軟骨退行性改變，并延伸至滑膜、關節囊、軟骨下骨、韌帶、肌肉組織等，導致整個關節發生退行性改變[9-10]。在臨床實踐中，腰椎小關節退行性病變的影像表現包括X線片、CT、MRI等，被認為與非特異性下腰痛有關[11-12]。因此，影像學檢查在LFJOA的診斷和治療中起著重要作用。

隨著影像學的不斷進步，醫學設備不斷更新，目前CT、MRI已成為臨床影像科工作開展的基礎，也成為疾病診斷、治療、評估的重要工具[13-14]。CT通過利用精準的X線束、超聲波與敏感度極高的探測器對病灶部位進行斷面掃描，具有檢查耗時短、成像清晰特點[15]。1982年正式將MRI用于臨床檢查，該檢查技術主要利用氫原子核引起共振并吸收能量，停止射頻后將能量釋放，經計算機處理后獲得圖像，能提高分辨軟組織的能力[16]。MRI 3D序列采用壓縮感知技術，通過亞采樣和迭代重建來實現加速，采用優化方法進行采樣，結合線圈信息進行小波變換，除噪后獲得基礎圖像，最后返回K空間，與常規MRI采集的K空間進行比較、更新，重復這個過程，得到滿足臨床診斷圖像，近年來MRI 3D序列掃描時間已經相對縮短，增加了MRI 3D序列的臨床可行性[17]。

LFJOA在CT下表現為關節突增生、肥大、骨贅形成，關節間隙狹窄，部分呈“真空征”；在MRI下表現為長T1、長T2，關節軟骨變薄、缺損，有骨贅形成，顯示關節腔有積液、積氣，T2WI、軸位脂肪抑制像呈高信號，軟骨下可見斑片狀骨質水腫，部分可見扁平形、圓形、不規則形孤立團塊；MRI 3D序列上關節軟骨呈中等稍高信號，與周圍積液顯示清晰，可見斑點狀骨質水腫，斑點狀破壞，形態扭曲。朱春明等[18]研究顯示，LFJOA在CT下可見小關節突增生、變形、硬化，關節間隙內呈真空征，與本研究結果相符。在CT、MRI、MRI 3D序列對LFJOA診斷準確率比較中，MRI 3D序列對LFJOA的診斷準確率高于CT、MRI診斷，MRI 3D序列通過反復優化圖像，可更好觀察關節軟骨、軟骨下骨情況，明確軟骨形態、信號，因此可提高檢出率。戴灼南等[19]研究顯示，MRI 3D序列具有高空間分辨率、高信噪比、無間隔掃描等優點，能清晰觀察關節內復雜結構，相對常規二維MRI序列，3D序列可任意方位建圖，在軟骨損傷的分級診斷方面具有顯著優勢。本研究顯示，LFJOA中，MRI 3D序列對單節段病變、多節段病變中的檢出率均高于CT，在軟骨損失、滑膜增厚、軟骨下骨囊變、關節腔積液、關節間隙狹窄、骨質增生、軟骨下骨質水腫、小關節周圍炎癥檢出率均高于CT、MRI，MRI對軟骨損失、關節腔積液、關節腔積氣的檢出率均高于CT，在軟骨下骨囊變、骨質增生檢出率均低于CT，提示MRI 3D序列對LFJOA的診斷率更高。MRI 3D序列可優化T1WI、T2WI，使圖像更清晰，便于觀察，而T1WI能直接觀察小關節解剖形態，T2WI可清晰顯示小關節病變位置、大小、形態及相鄰結構，在LFJOA疾病中，該技術可以更好地顯示CT不能顯示或顯示不佳的病理變化，如關節軟骨、滑膜、骨質等改變。王鋒[20]研究表示，CT、MRI在LFJOA的診斷中需根據患者具體情況選擇診斷方法，CT綜合診斷率較高，MRI對骨性結構診斷準確率較高，病情復雜者可選擇兩者結合診斷，提高診斷準確率。趙汗青等[21]研究認為，MRI 3D序列對骶髂關節分級中Ⅰ、Ⅱ級骶髂關節炎檢出率高于常規MRI的T1WI、T2WI序列，對軟骨骨面破壞的早期診斷具有顯著優勢，便于盡早干預治療，提高治愈率。本研究中對LFJOA Ⅰ級檢出率高于CT、MRI，由于LFJOA早期主要累及軟骨，軟骨信號不均勻，常規MRI對軟骨顯示不佳，無法區分關節軟骨和關節腔，MRI 3D序列可顯示軟骨形態、信號，對早期LFJOA可進行準確診斷。本研究MRI 3D序列對LFJOA的診斷準確率較高，可盡早診斷，采取有效治療措施，減輕患者痛苦，提高患者生活質量。但本研究樣本量較小，究存在不足之處，如MRI 3D序列未與MRI其他序列比較，本研究僅對單、多節段病變情況進行計數，未對腰椎病變節段進行詳細記錄，結論難免出現偏倚，需臨床進一步研究。

綜上所述，MRI 3D序列與CT均具有診斷LFJOA價值，相對CT檢查，MRI 3D序列檢查診斷準確性更高。