1.5T MRI 3D-True FISP對膝關節半月板根部成像效果分析

孫啟才 劉 偉

（1.棗莊市薛城區人民醫院影像科，山東 棗莊，277000；2.滕州市中心人民醫院影像科，山東 棗莊，277500）

半月板是人體膝關節腔內的兩塊月牙形的纖維軟骨結構，位于脛骨平臺內外側的關節面，可以支持膝部的旋轉動作以及吸收振蕩，其外形使股骨髁在脛骨平臺上形成凹陷，也可以增加關節穩定性。另外，半月板承擔了膝蓋傳遞的大部分負荷并將其轉化為向四周的環向應力，在維持正常膝關節功能與膝關節保護中發揮著不可或缺的作用。半月板根部對于維持半月板正常位置及發揮生理功能至關重要，依據纖維附著點的位置不同而分為4處，外力作用下易發生損傷，導致半月板根部撕裂（root tear of meniscus，MRT），影響膝關節功能。根據文獻報道，以內外側后根撕裂最為常見，占比超過70%[1]。1.0T以上高場強的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是診斷MRT及合并損傷的首選方式，不過由于半月板根部結構細小，常規平掃觀察仍存在局限，漏誤診率高[2]。近年來，MRI 3D序列快速發展，大大提高了MRI的空間分辨率，特別是三維真穩態進動快速成像（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）序列，可以穩態成像，更好地顯示細小軟骨病變，在MRT臨床診斷中展現出技術優勢[3]。本研究旨在探究1.5T MRI 3D-True FISP序列成像半月板根部及診斷MRT的臨床效果，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2021年1月—2023年1月棗莊市薛城區人民醫院收治的64例MRT患者中作為研究對象，其中，男性43例，女性21例；年齡23～66歲，平均年齡（41.30±5.57）歲；左膝損傷29例，右膝損傷35例；MRT類型：內側半月板后根（posterior root of the medial meniscus，PRMM）撕裂30例，外側半月板后根（posterior root of the lateral meniscus，PRLM）撕裂19例，內側半月板前根（anterior root of the medial meniscus，ARMM）撕裂8例，外側半月板前根（anterior root of the lateral meniscus，ARLM）撕裂7例。患者均對本研究知情同意并簽署知情同意書。本研究經過棗莊市薛城區人民醫院醫學倫理委員會審批通過。

1.2 納入與排除標準

納入標準：①以膝關節疼痛、腫脹、活動受限為主要臨床表現，有明確膝關節外傷史，麥氏檢查陽性，經關節鏡手術探查確診MRI；②首次發病，單側病變；③年齡≥18歲，性別不限；④術前行1.5T MRI檢查，接受常規平掃和3D-True FISP、3D-DESS與3D-SPACE三種3D序列掃描，影像學資料完整。

排除標準：①合并類風濕性關節炎、骨關節腫瘤、痛風性關節炎等其他類型膝關節病變者；②外傷致膝關節骨折，嚴重變形；③身體質量指數≥30 kg/m2的肥胖病例；④存在MRI檢查禁忌證；⑤既往膝關節損傷病史或手術病史。

1.3 方法

使用美國GE Signa HDxt 1.5T超導磁共振掃描儀和膝關節8通道相控陣專用線圈。檢查時，患者摘除隨身金屬物品，仰臥于檢查床，足先進，膝關節置于線圈中央，指導患者保持身體平穩，安靜配合。先行常規2D平掃，采用矢狀面FSE 序列T1WI、矢狀面與冠狀面FRFSE序列脂肪抑制PDWI、橫斷面FSE序列脂肪抑制質子密度加權像。再行3D掃描，分別采用3D-True FISP序列、3D-DESS序列和3D-SPACE序列進行半月板成像。3D-True FISP序列掃描參數：重復時間13.9 ms，回波時間5.3 ms，層厚0.7 mm，層間距0.1 mm，矩陣486×512，寬帶200 kHz，翻轉角30 °，視野160×160 mm2，掃描時間320 s。3D-DESS序列掃描參數：重復時間11.2 ms，回波時間5.1 ms，層厚0.5 mm，層間距0.1 mm，矩陣486×512，寬帶200 kHz，翻轉角28 °，視野160×160 mm2，掃描時間240 s。3D-SPACE序列掃描參數：重復時間11.2 ms，回波時間4.9 ms，層厚0.7 mm，層間距0.1 mm，矩陣486×512，寬帶200 kHz，翻轉角28 °，視野160×160 mm2，掃描時間280 s。掃描所得原始圖像上傳工作站進行多平面重建，層厚與層間距均為1 mm。

1.4 觀察指標

①半月板根部圖像質量評價。由科室2名資深MRI診斷醫師采用雙盲法閱片，分別閱讀各序列原始圖像與重建圖像，觀察PRLM、PRMM、ARLM與ARMM解剖細節的圖像清晰度，以2人一致結論為評價結果，意見不一則協商而定，統計圖像質量優良率。圖像質量評價標準參照文獻擬定：半月板解剖細節顯示清晰，可清楚辨認根部結構及觀察損傷情況為優；半月板解剖細節顯示比較清晰，可以辨認根部結構及觀察損傷情況為良；半月板解剖結構顯像一般，可大致辨認根部但細節欠清晰為可；半月板解剖結構模糊，難以進行根部觀察為差[4]。優良率=（優+良）例數/總例數×100%。②圖像信噪比（signal to noise ratio，SNR）與對比度噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）比較。于工作站內測量各個序列圖像下半月板根部（PRLM、PRMM、ARLM、ARMM）信號強度與鄰近組織（膝關節滑液和股骨后方腓腸肌）的信號強度，測量于最大冠狀面下進行，由同一名醫師操作，測量2次取均值記錄。SNR=半月板根部信號強度/背景噪聲標準差，CNR=（半月板根部信號強度-鄰近組織信號強度）/背景噪音標準差[5]。兩項指標均為MRI圖像基本質量參數，指標值越低，圖像越模糊，對病變的識別度越困難。③MRT診斷準確率。于MRI各序列圖像下觀察半月板根部，給予影像診斷，以關節鏡手術探查結果金標準，評價MRI各序列診斷MRT的準確率。

1.5 統計學分析

2 結果

2.1 半月板根部圖像質量評價

PRLM 與ARMM 兩個部位3D-True FISP、3D-DESS與3D-SPACE序列圖像優良率兩兩比較，差異無統計學意義（P＜0.05）；PRMM與ARLM部位3D-True FISP序列圖像質量優良率高于3D-SPACE序列，差異有統計學意義（P＜0.05），與3D-DESS序列比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表1、圖1。

圖1 各序列半月板根部圖像質量示意圖

表1 MRI 三種不同序列半月板根部圖像質量優良率比較 [n（%）]

2.2 圖像SNR與CNR比較

PRLM、PRMM、ARLM與ARMM四個部位3D-True FISP序列與3D-DESS序列的SNR、CNR（關節液）與CNR（肌肉）均高于3D-SPACE序列，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

序列例數PRLM SNRCNR（關節液）CNR（肌肉）3D-True FISP6434.56±6.40118.67±26.3130.57±8.20 3D-DESS6436.45±6.13122.40±29.5832.21±8.39 3D-SPACE6412.86±2.7738.42±9.54 6.23±4.11 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS1.706/0.0900.754/0.4521.118/0.266 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE28.055/＜0.00121.612/＜0.00122.247/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE24.893/＜0.00122.940/＜0.00121.229/＜0.001

續表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

序列例數PRMM SNRCNR（關節液）CNR（肌肉）3D-True FISP6433.84±5.82110.77±21.0324.14±6.55 3D-DESS6435.60±4.19106.24±24.6525.83±6.70 3D-SPACE6411.57±2.6134.06±8.3110.52±3.20 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS1.963/0.0521.119/0.2661.443/0.152 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE38.943/＜0.00122.198/＜0.00116.496/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE27.932/＜0.00127.139/＜0.00114.947/＜0.001

續表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

序列例數ARLM SNRCNR（關節液）CNR（肌肉）3D-True FISP6439.42±6.71131.50±25.8822.38±7.64 3D-DESS6438.35±8.28127.94±26.1920.55±7.19 3D-SPACE64 9.80±3.14 39.72±10.64 5.06±4.20 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS0.803/0.4230.774/0.4411.396/0.165 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE25.792/＜0.00124.966/＜0.00114.882/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE31.986/＜0.00126.240/＜0.00115.893/＜0.001

續表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

表2 MRI三種不同序列半月板根部SNR與CNR比較 （）

序列例數ARMM SNRCNR（關節液）CNR（肌肉）3D-True FISP6427.75±6.22125.52±30.5126.28±6.92 3D-DESS6430.14±6.96129.30±28.8327.54±7.37 3D-SPACE6410.22±1.95 41.62±11.07 8.56±3.23 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS2.048/0.0430.720/0.4730.997/0.321 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE22.048/＜0.00122.713/＜0.00118.870/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE21.514/＜0.00120.680/＜0.00118.563/＜0.001

2.3 MRT診斷準確率

三種序列中，以3D-True FISP診斷MRT準確率最高，3D-SPACE準確率最低，但組間兩兩比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 MRI不同序列診斷MRT的準確率比較 [n（%）]

3 討論

MRT是膝關節半月板損傷的常見類型，由于后角根部活動度低，承受的壓力大，因此損傷常見于PRLM和PRMM[6]。MRT的臨床表現缺乏典型性，容易漏誤診，而一旦發生MRT，患者的膝關節軟骨將暴露于超出生理量的負荷中，會加速關節軟骨退變和損傷，最終導致骨性關節炎[7]。因此，采取有效的膝關節根部成像方法繼而早期診斷MRT并予以有效治療十分必要。

MRI對軟組織敏感，是臨床診斷MRT的重要方法，目前已有大量研究證實其敏感度與特異度高于CT、超聲等常規影像學方法。3D序列是近年應用于臨床的MRI成像新技術，可以激發一定范圍的容積，再通過兩組相位編碼和頻率編碼實現空間定位和立體成像，相較傳統2D成像序列而言，具有空間分辨與圖像信噪比高、容積效應輕的技術優勢，圖像質量更好，組織顯示更加精細，可以大大提高微小病變的診斷率[8]。有研究以3D序列診斷半月板損傷，結果顯示靈敏度與陽性預測值均高于常規平掃，效果肯定[9]。

目前，臨床可用MRI 3D序列眾多，但是關于不同序列成像半月板根部及診斷MRT的研究與報道較少。本研究中使用的三種序列均為穩態序列，其中3D-True FISP序列是True FISP與水激發技術的聯合使用，它利用重繞梯度場來平衡穩態自由進動重聚信號，因此加權圖像對比度與SNR高，被認為是穩態進動中信號最強的序列[10]。3D-True FISP序列層厚薄，后期可以多角度重建，而且圖像對比由T2、T1及質子密度共同決定，因此能夠提供豐富的含水結構與軟組織圖像信息，兩者對比度良好，利于觀察軟組織細微變化信號。有研究指出，以3D-True FISP序列掃描關節軟骨組織時，軟組織的T2/T1值低，關節液與脂肪T2/T1值高，前者呈低信號，后者呈高信號，兩者會形成明顯對比，便于組織識別與觀察[11]。3D-SPACE序列由快速自旋回波序列衍生而來，它采用小角度匯聚脈沖，T2弛豫時間與回波鏈長，能夠避免T2衰減效應，從而降低圖像噪聲，提升PDWI圖像質量，以此診斷軟組織疾病效果優于傳動2D成像序列。不過，3D-SPACE序列主要以質子密度差異作為組織間型號對比，因此圖像信息較為單一，相對3D-True FISP序列而言，組織細節顯示能力要差。有研究指出，半月板根部主要由纖維束構成，在MRI 3D序列上可見高低相間的梳齒狀信號影，其結構的復雜性不利于3D-SPACE序列觀察，而3D-True FISP序列對纖維結構更敏感，因此細節顯像更好，以此診斷MRT的圖像質量以及SNR和CNR更高，利于MRT觀察特別是細微撕裂的觀察[12]。本研究中，3D-True FISP序列掃描PRMM、PRLM、ARMM與ARLM的圖像質量優良率高于3D-SPACE序列，SNR與CNR也高于3D-SPACE序列，與孫巖等[13]報道結論相符，提示3D-True FISP序列可以更好地顯示各半月板根部，為診斷MRT提供更清晰的影像信息。此外，本研究中3D-True FISP序列診斷MRT的準確率也高于3D-SPACE序列，但差異無統計學意義。3D-DESS序列是相反序列鏡像與1次激發后采集穩態進動快速成像2個回波共同成像，同樣可以較好地顯示關節軟骨與關節滑液。關于其與3D-True FISP序列掃描膝關節的成像效果，學者觀點存在差異。有研究指出，兩者均可以有效顯示膝關節軟骨，軟骨/關節滑液的SNR基本相當[14]。另有研究指出，90°翻角3D-True FISP序列掃描正常膝關節與3D-DESS序列所見一致，但90°翻角下3D-DESS序列成像更優[15]。本研究中，以兩個序列成像半月板根部，除PRLM與ARLM兩個部位3D-True FISP序列的SNR低于3D-DESS序列之外，圖像質量優良率與其他部位SNR和CNR均未見明顯差異，MRT檢出率也基本相當，提示兩者顯像半月板根部的效果基本相當，總體優于3D-SPACE序列。

綜上所述，以1.5T MRI進行膝關節檢查，3D-True FISP序列對半月板根部的成像效果與3D-DESS序列基本相當，均優于3D-SPACE序列，但以此診斷MRT的準確率與3D-SPACE序列無明顯差異。從理論上講，3D-True FISP序列半月板成像質量優于3D-SPACE序列，更利于MRT診斷，本研究中兩者檢出率比較，差異無統計學意義（P＞0.05），考慮可能與納入病例數較少、未細分MRT部位等有關，有待擴大樣本量深入探討，進一步豐富和驗證研究結論。