膝關節(jié)軟骨損傷的MRI診斷與關節(jié)鏡對照研究

雷 杰,楊海山,高海英

(1.吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院放射科,吉林長春130033;2.吉林大學第四醫(yī)院MR科,130011)

本文通過對42例膝關節(jié)疼痛的患者進行MR檢查,與關節(jié)鏡結果進行對照,探討3D-FS-SPGR序列、FS-FSE-T2W序列及關節(jié)軟骨的三維重建圖像對軟骨損傷的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料 我院2007年1月-2008年11月期間因膝關節(jié)腫痛擬行關節(jié)鏡探查手術的患者42例,術前一周行MRI檢查。其中男23例,女19例,年齡41-78歲,平均56.3歲。患者既往無膝部手術史及明確外傷史。

1.2 儀器及方法 使用美國GE公司TWIN SPEED 1.5T MR掃描儀,膝關節(jié)正交線圈。掃描序列至少包括矢狀三維抑脂擾相梯度回波序列(3D-FS-SPGR)及附加脂肪抑制的快速自旋回波T2WI序列(FSFSE-T2W),掃描參數(shù)見表1。

采用美國GE公司ADW4.2圖像工作站對關節(jié)透明軟骨進行三維容積重建,用高分辨最大強度投影(HD MIP)法重建,記錄軟骨損傷的部位、范圍,結果與關節(jié)鏡結果相對照。

將每例膝關節(jié)的軟骨面分為五個部位分別進行評價:髕骨、股骨內(nèi)側髁、股骨外側髁、脛骨平臺內(nèi)側面、脛骨平臺外側面。膝關節(jié)MRI圖像術前由2位資深放射科醫(yī)生對透明軟骨做出前瞻性診斷和病變分級。根據(jù)軟骨退變的分級標準(Pecht標準)將軟骨分為5級:0級為正常軟骨;1級為軟骨分層結構消失,軟骨內(nèi)出現(xiàn)局灶性低信號,但軟骨表面光滑;2級為軟骨表面輪廓輕至中度不規(guī)則,軟骨缺損深度未及全層的50%;3級為軟骨表面輪廓重度不規(guī)則,軟骨缺損深度達全層厚度的50%以上,未見完全剝離;4級為軟骨全層缺損,軟骨下骨裸露,伴或不伴軟骨下骨質異常改變。將所有關節(jié)鏡結果由2名高年資關節(jié)鏡專家描述。

表1 FS-FSE-T2W序列、3D-FS-SPGR序列的掃描參數(shù)

2 結果

2.1 42例210個膝關節(jié)軟骨部位的MR分級結果與關節(jié)鏡表現(xiàn)分級進行對照,結果見表2。

表2 關節(jié)鏡與 FS-FSE-T2W、3D-FS-SPGR序列分級結果對照

結果顯示FS-FSE-T2W序列對軟骨損傷顯示的敏感度為77.7%,特異度為94.7%,3D-FS-SPGR序列的敏感度為89.7%,特異度為97.6%,結果表明3D-FS-SPGR序列對軟骨損傷顯示的敏感度明顯高于FS-FSE-T2W序列。

2.2 FS-FSE-T2W序列及3D-FS-SPGR序列對軟骨損傷區(qū)對應部位軟骨下骨及骨髓損傷的顯示。本組42例患者中均無急性外傷史。軟骨下骨及骨髓損傷在FS-FSE-T2W、3D-FS-SPGR序列均顯示為片狀高信號影,3D-FS-SPGR序列共發(fā)現(xiàn)43處軟骨下骨及骨髓內(nèi)高信號影,而FS-FSE-T2W序列共發(fā)現(xiàn)59處,且高信號范圍明顯大于3D-FS-SPGR序列。

2.3 關節(jié)軟骨的容積三維重建結果與關節(jié)鏡相對照。本組病例中HDMIP三維重建圖像共顯示27個病變部位,其中4級損傷22個部位,占關節(jié)鏡4級損傷病變的95.6%;3級損傷5個部位,占關節(jié)鏡3級損傷病變的55.5%。

3 討論

正常關節(jié)軟骨的MRI表現(xiàn)為信號強度變化的帶狀結構。關節(jié)軟骨的磁共振信號特征反映了軟骨的結構和生物學特性,水化的蛋白多糖分子和多方向排列的膠原纖維的含量及分布不同,使軟骨在核磁上呈現(xiàn)出特征的帶狀結構。

3D-FS-SPGR序列中軟骨有三層信號差異,厚的高信號帶對應于關節(jié)軟骨的表層帶,薄的低信號帶對應中間帶,厚的高信號帶對應于深層帶。本組病例在關節(jié)負重面處的軟骨均可觀察到清晰的三層結構,在股骨內(nèi)外側髁后緣軟骨呈均勻高信號影,Xia[1]的研究認為MRI觀察到的軟骨分層層數(shù)不同是由于組織取材的區(qū)域差異和關節(jié)內(nèi)軟骨的不同負載狀態(tài)有關,依據(jù)負載狀態(tài)和生物學功能表現(xiàn)出不同的結構方式。在FS-FSE-T2W像,正常關節(jié)軟骨通常表現(xiàn)為三層:表層為薄的低信號層,中間的高信號層,再下方為對應于鈣化層的低信號層。

3D-FS-SPGR序列是連續(xù)薄層圖像掃描并進行多層面重建的掃描技術,無信息丟失,脂肪抑制的應用使軟骨和鄰近的骨髓、關節(jié)腔積液、脂肪和肌肉信號對比增大,軟骨表現(xiàn)為相對周圍組織的帶狀高信號,與周圍結構的明顯對比使軟骨的異常容易觀察。Disler的研究中,3D-FS-SPGR序列對軟骨缺損診斷的敏感度為75%-85%,特異度為97%,病灶在MR和關節(jié)鏡檢查對比中分級準確性達63%[2]。本組病例中,該序列對軟骨損傷的分級評價準確率達95.6%,敏感度為 89.7%,特異度為97.6%,準確度及敏感度均高于Disler的報道,筆者分析一是樣本原因,Disler采用的是大樣本研究,而本組病例樣本較少。二是觀察方法,本組所有病例均在3D-FS-SPGR序列的基礎上在工作站上進行容積重建,對病變處軟骨進行軸位、矢狀位及冠狀位的動態(tài)觀察,不僅可以觀察到高信號的軟骨內(nèi)的低信號影,病變處軟骨的三層分層現(xiàn)象消失。軟骨缺損處被低信號的積液充填,可以量取損傷的厚度,評價軟骨損傷的程度,極大地提高了軟骨損傷診斷的準確率。另外該序列化學位移偽影減少,有較高的信噪比,提高了病變檢出的敏感性。MeCauley TR[3]及Wang SF[4]等研究表明,3D-FS-SPGR能準確評價關節(jié)軟骨,但掃描時間長。本組病例采用改良的3D-FS-SPGR序列,采用40度的翻轉角,掃描時間僅3分22秒,極大縮短了掃描時間。

本組病例中FS-FSE-T2W序列對軟骨缺損的敏感度為77.7%,特異度為94.7%,均略低于3D-FSSPGR序列。由于T2的增加,類似關節(jié)造影的作用被突出,顯示關節(jié)積液較好,可以增強軟骨與關節(jié)積液的反差。

關節(jié)軟骨的損傷、破壞,使骨性關節(jié)面及軟骨下松質骨暴露于炎癥滲液或肉芽腫之下,進一步引起骨質破壞,因而軟骨下骨及骨髓內(nèi)的異常信號,可作為診斷關節(jié)軟骨損傷的重要間接征象。本組42例患者中軟骨下骨及骨髓損傷在3D-FS-SPGR、FS-FSET2W序列均顯示為片狀高信號影,3D-FS-SPGR序列共發(fā)現(xiàn)軟骨下骨及骨髓內(nèi)高信號影43處,而FSFSE-T2W序列共發(fā)現(xiàn)59處,其高信號范圍明顯大于3D-FS-SPGR序列,病變范圍和邊界的顯示明顯優(yōu)于3D-FS-SPGR序列。GRE序列由于在骨髓與骨小梁交界部會出現(xiàn)明顯的短T2效應,可以遮蓋小病變[5]。另外筆者認為由于GRE序列沒有復位脈沖,不能克服主磁場不均勻對圖像的影響。預飽和法脂肪抑制技術與T2WI連用,使含水病變與骨髓內(nèi)脂肪對比差別增大,有利于充分顯示病變。

透明軟骨呈不規(guī)則曲面覆蓋于膝關節(jié)表面,面積較大但厚度較薄,周圍解剖結構復雜。關節(jié)軟骨損傷病灶形態(tài)各異,通過高分辨最大強度投影(HD MIP)進行重建,可以立體觀察關節(jié)軟骨的全貌。本組病例中HD MIP三維重建圖像共顯示27個病變部位,其中4級損傷22個,占關節(jié)鏡4級損傷病變的95.6%;3級損傷5個,占關節(jié)鏡3級損傷病變的55.5%。4級損傷的22個病灶清晰顯示損傷的部位及軟骨缺損范圍,缺損部位與正常軟骨交界區(qū)界線清晰,缺損邊緣銳利。3級關節(jié)損傷顯示為病灶處信號強度減低。對3、4級軟骨損傷存在低估現(xiàn)象,主要為容積效應所致。三維重建對1、2級軟骨損傷不能顯示,筆者認為由于沒有軟骨缺損或缺損未達軟骨全層的50%,重建后病灶處與正常軟骨的信號差別無法體現(xiàn)。隨著MRI技術的不斷進步,通過軟骨厚度及容積測量來評判疾病過程及治療效果以成為研究的焦點[6-8]。

3D-FS-SPGR序列對軟骨損傷診斷的準確度高于FS-FSE-T2W序列,能較準確的評價軟骨損傷程度,但對軟骨下骨及骨髓損傷的顯示存在低估。筆者認為對軟骨損傷的完整評價應包括軟骨、軟骨下骨及骨髓,因此3D-FS-SPGR與FS-FSE-T2W序列二者結合是目前準確評價軟骨損傷的最佳掃描序列。關節(jié)軟骨的三維重建圖像能夠較真實的顯示軟骨損傷的立體形態(tài),為臨床醫(yī)師提供直觀,準確的信息。

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