三維雙回波穩態序列在前交叉韌帶重建術前評估軟骨損傷中應用價值

楊 峰， 趙惠鈺， 李洪秋， 王馨悅

沈陽醫學院附屬中心醫院 放射科，遼寧 沈陽 110024

膝關節前交叉韌帶斷裂損傷常伴有軟骨損傷，而軟骨損傷是導致損傷性骨關節炎或遠期骨性關節炎的主要原因。MRI可以評估整個膝關節，適合術前、術后準確評估軟骨損傷情況，進而及時采取干預措施，對疾病的治療康復和預后具有重要意義。雙回波穩態(dual echo steady state，DESS)序列是較為成熟的軟骨成像序列，可輔助臨床醫師對前交叉韌帶斷裂患者進行術中治療和后期針對性康復治療。DESS是一種梯度成像，可以在二維或三維(three dimensions，3D)采集中進行。與前者比較，后者具有明顯的高信噪比，成像時間少，軟骨和關節液之間的對比度較好。本研究旨在探討3D-DESS序列在前交叉韌帶重建術前評估軟骨損傷中的應用價值。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取沈陽醫學院附屬中心醫院2020年4—9月收治的20例前交叉韌帶斷裂損傷患者為研究對象。所有患者均在接受膝關節3.0 T MRI質子密度加權成像(proton density weighted image，PDWI)、TI加權成像(T1 weighted imaging，T1WI)、3D-DESS序列掃描后行前交叉韌帶重建關節鏡手術。納入標準：有膝關節外傷史(時間≤14 d)，且初步診斷為前交叉韌帶斷裂損傷；MRI與關節鏡手術間隔時間≤14 d。排除標準：年齡≥50歲；存在影響膝關節軟骨的高危因素；存在MRI禁忌證；既往明確膝關節手術史或相關疾病史。20例患者中，男性16例，女性4例，年齡17～45歲，平均年齡31歲?；颊呒捌浼覍倬炇鹬橥鈺?。本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2 檢查方法

1.2.1 MRI 采用Siemens 3.0 T MRI，選擇8通道膝關節表面線圈，掃描序列為PDWI、T1WI、3D-DESS。患者仰臥位、足先進，線圈中心對準髕骨下緣，專業沙袋固定位置。PDWI：TR 3 360 ms，TE 37 ms，層厚3 mm，視野160×256 mm2，翻轉角141°，掃描時間2 min 48 s。T1WI：TR 600 ms，TE 13 ms，層厚3 mm，視野160×256 mm2，翻轉角150°，掃描時間1 min 51 s。DESS：TR 13.9 ms，TE 5.2 ms，層厚0.5 mm，視野300.0×197.5 mm2，翻轉角25.0°，掃描時間5.0 min。由2名具有5年以上工作經驗的肌骨專業放射科醫師在后處理工作站上對3種序列圖像進行雙盲評估閱片。

1.2.2 關節鏡 關節鏡下軟骨損傷評估由1名有豐富膝關節鏡手術經驗的骨科醫師完成。在膝關節鏡檢查之前，醫師獲得MRI圖像，但無MRI軟骨損傷分級?；颊呷⊙雠P位，經髕骨內上入路置入水管，分別于前外側入路及前內側入路置入關節鏡，進行前交叉韌帶重建，術中探查各區域軟骨狀況。

1.3 觀察指標 將MRI結果與關節鏡進行比較，計算MRI診斷不同分級軟骨損傷的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值。將膝關節軟骨分為6個區域：髕骨、股骨外側髁、脛骨平臺外側、滑車、股骨內側髁、脛骨平臺內側。采用改良Noyes分類法對軟骨損傷進行分級[1]：0級是正常軟骨；Ⅰ級是軟骨形態學正常，但T2信號強度增加；ⅡA級是淺表軟骨病變小于關節面總厚度的50%；ⅡB是深層軟骨病變大于關節面總厚度的50%；ⅢA級是全層軟骨病變，但相鄰軟骨下骨形態和信號正常；ⅢB級是全厚軟骨病變及鄰近軟骨下骨損傷異常信號。如果1個關節面內有多個軟骨病變，則只記錄最高級別的損傷。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0統計學軟件對數據進行處理。計數資料以百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

20例患者均有軟骨損傷(圖1)。MRI共發現47個病灶：Ⅰ級5例，ⅡA級12例，ⅡB級18例，Ⅲ級12例；最常見受累部位是髕骨(25.53%，12/47)，其次分別為股骨外側髁(23.40%，11/47)、脛骨平臺外側(21.28%，10/47)、滑車(12.77%，6/47)、股骨內側髁(10.64%，5/47)、脛骨平臺內側(6.38%，3/47)。關節鏡共發現74個病灶：Ⅰ級22例，ⅡA級18例，ⅡB級21例，Ⅲ級13例；最常見受累部位是髕骨(24.32%，18/74)，其次分別為股骨外側髁(22.97%，17/74)、脛骨平臺外側(20.27%，15/74)、滑車(12.16%，9/74)、股骨內側髁(12.16%，9/74)、脛骨平臺內側(8.12%，6/74)。MRI對Ⅰ級軟骨損傷診斷的敏感度較低，特異度較高；隨著軟骨損傷分級升高，MRI診斷的敏感度增強(P<0.05，表1)。

圖1 矢狀位3D-DESS序列圖像(a～b.27歲男性患者，Ⅰ級損傷，股骨內側髁、脛骨外側平臺信號增高；c～d.40歲男性患者，ⅡA級損傷，股骨外側髁、滑車軟骨缺損累及全層<50%；e.45歲女性患者，ⅡB級損傷，髕骨軟骨缺損累及全層>50%；f.43歲女性患者，Ⅲ級損傷，脛骨內側平臺軟骨全層缺損)

表1 MRI對不同分級軟骨損傷診斷價值比較

3 討論

臨床上通常采用前交叉韌帶重建治療前交叉韌帶斷裂損傷，其中，早期軟骨退化損傷對術后膝關節康復運動至關重要，盡早診斷并及時處理關節軟骨損傷可最大程度維持膝關節的對稱性和穩定性，對前交叉韌帶斷裂的治療康復和預后、對預防遠期骨性關節炎的發生都具有重要意義[2]。

MRI是目前用于評估關節軟骨的最佳成像技術之一，是一種敏感和準確的非侵入性手段，可顯示良好的軟組織對比度。其能夠提供軟骨缺損的形態學信息，如裂隙、部分或全層病變等。MRI實現了關節軟骨的直接可視化，可比常規X線檢查更早地發現缺陷。關節軟骨成分的不同是MRI成像中信號高低變化的主要因素。T1WI在顯示解剖細節方面具有獨特優勢。但在T1WI上，關節積液表現為低信號，關節軟骨表現為中等信號，關節積液與軟骨之間缺乏明顯的對比，因此，T1WI對軟骨表層缺損不敏感。T2加權成像(T2 weighted imaging，T2WI)序列的空間分辨力高，信噪比好，臨床上常用來檢查軟骨表面異常和骨髓水腫。T2WI對游離水和關節積液的信號非常敏感，表現為高信號，而關節軟骨呈低信號，兩者對比較明顯。軟骨病變表現為軟骨形態的缺損或軟骨內信號異常增高。T2WI序列以犧牲軟骨信號強度換取高對比度，內部病變顯示欠清[3-4]。PDWI能夠有效顯示關節軟骨內部水成分表現和半月板撕裂，以及軟骨表面退變時所伴隨的軟骨內水腫異常高信號。不足之處在于，軟骨與關節液對比低，關節表面顯示不如T2WI[5]。3.0 T MRI可對整個關節軟骨病變損傷進行分級，但由于受到偽影、信噪比、部分容積效應等因素的影響，易缺乏高分辨率圖像，無法對軟骨損傷進行精確評估，因此，常規MRI檢查序列評估軟骨損傷存在問題。近期研究顯示，MRI軟骨特異性定量成像序列能夠根據病變的嚴重程度區分膝關節軟骨不同級別的損傷，具有較好的診斷價值[6]。

本研究采用3.0 T MRI的3D-DESS序列檢查關節軟骨。3D-DESS技術是穩態進動快速成像和穩態進動逆快速成像相結合的技術，具有混合的對比度行為。3D-DESS技術適合肌肉骨骼成像，可檢測關節病變。在無脂肪抑制或水刺激的3D-DESS中，軟骨是中等強度信號，但關節液顯示的信號強度非常高，因此，軟骨被很好地描繪出來[7-8]。

本研究結果顯示：髕骨、股骨外側髁、脛骨平臺外側軟骨損傷占絕大部分。前交叉韌帶斷裂損傷常因急性外翻外旋形成，易導致上述3個區域軟骨損傷，尤其當股骨外側髁和脛骨平臺外側同時出現損傷時，其損傷程度可能與前交叉韌帶斷裂程度存在正相關[9]。本研究結果還顯示：MRI發現Ⅰ級5例、ⅡA級12例、ⅡB級18例、Ⅲ級12例，關節鏡發現Ⅰ級22例、ⅡA級18例、ⅡB級21例、Ⅲ級13例；MRI對Ⅰ級軟骨損傷診斷的敏感度較低，特異度較高，隨著軟骨損傷分級升高，MRI診斷的敏感度增強(P<0.05)。關節鏡探查到的Ⅰ級病變數量多于MRI，可能是受到層間距、層厚或信噪比等因素影響。有研究表明，即使結合軟骨特異性3D-DESS序列，MRI在檢測Ⅰ級病變方面的價值仍然有限[10]。關節鏡檢查雖是衡量膝關節MRI準確性的標準，但其準確性受臨床醫師主觀判斷及深層軟骨損傷評估局限性的影響，臨床醫師不能單純依靠關節鏡評估軟骨損傷，需綜合MRI判斷。MRI不能取代關節鏡作為診斷工具，但由于其特異度高，可作為排除手段。

綜上所述，與常規序列比較，3D-DESS序列能夠更好地顯示前交叉韌帶斷裂軟骨損傷。對于ⅡB級和Ⅲ級軟骨損傷，3.0 T MRI常規序列結合3D-DESS序列是一種比較準確的診斷手段；對于ⅡA級軟骨損傷，該手段顯示出中等的敏感度；而對于Ⅰ級軟骨損傷，其敏感度低，價值僅限于提供參考診斷。