可變翻轉角的快速自旋回波雙反轉恢復序列在膝關節滑膜炎診斷中的價值▲

黃琛慧 陳小玫 莫旭林 魏景欣 鄭 菲 楊克勤 羅 翔 劉 彪

(廣西貴港市人民醫院1 放射科，2 骨外科，貴港市 537100)

膝關節滑膜炎在臨床中比較常見，可引起膝關節腫痛、活動障礙，其在影像學檢查中以滑膜增厚、滑膜腔積液為主要征象[1]。滑膜炎的MRI表現為T1WI的對比度增強，T2WI和質子密度加權成像(proton density weighted image,PDWI)顯示滑膜增厚和滑膜腔積液。MRI常規序列難以區分滑膜與滑囊積液及周圍組織的關系，滑膜顯示不清，滑膜炎漏診率高；對比增強脂肪抑制T1WI(contrast-enhanced fat-suppressed T1WI,CE-FS-T1WI)序列可以清楚地顯示滑膜，是目前診斷滑膜炎的金標準，但是其存在費用高、造影劑的毒副作用大等缺點，故其在臨床上的應用受限[2]。研究表明，通過可變翻轉角的快速自旋回波的雙反轉恢復(sampling perfection with application optimized contrasts by using different flip angle evolution-double inversion recovery，SPACE-DIR)序列可以抑制兩個不同組織的信號，從而提高特定組織的圖像對比度[3-4]。因此，理論上采用SPACE-DIR序列抑制膝關節脂肪和滑囊積液的信號，可突顯滑膜信號，可能有助于提高滑膜炎的診斷率。本研究比較SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列對膝關節滑膜炎的診斷一致性，從而探討SPACE-DIR序列的應用價值，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2020年4～11月在貴港市人民醫院就診的49名疑似膝關節滑膜炎患者作為研究對象，其中男性20例、女性29例，年齡39～74(57.76±11.04)歲。納入標準：(1)年齡<75歲；(2)就診時均存在膝關節腫脹、壓痛、活動障礙等臨床癥狀：(3)患者均行膝關節CE-FS-T1WI及SPACE-DIR序列MRI掃描。排除標準：(1)既往有膝關節手術史者；(2)關節腔積血者；(3)股四頭肌斷裂者；(4)膝關節腫瘤者；(5)MRI掃描圖像不合格者。本研究已通過我院醫學倫理委員會審批，并獲得患者知情同意。

1.2 檢查方法 所有患者均采用德國Siemens公司Skyra 3.0T磁共振機進行掃描。患者取仰臥、足先進體位，使用15通道膝關節線圈，行常規序列(T1WI、T2WI、PDWI)、SPACE-DIR序列及CE-FS-T1WI序列掃描。

1.2.1 SPACE-DIR序列：層數52，層厚2 mm，矩陣192×192視野200 mm，反轉時間1為2 500 ms，反轉時間2為220 ms，重復時間9 000 ms，回波時間544 ms，激勵次數2次，掃描時間461 s。

1.2.2 CE-FS-T1WI序列：為Space增強序列，層數160，層厚0.7 mm，矩陣256×256視野180 mm，重復時間400 ms，回波時間14 ms，激勵次數1次,掃描時間2 min 40 s。造影劑為釓噴酸雙葡甲胺(廣州康臣藥業，批號：H10950270)，劑量為0.2 mL/kg，注射速度為2 mL/s。

1.2.3 T1WI序列：層數19，層厚3.5 mm，層間距0.35 mm，矩陣269×384視野160 mm，重復時間581 ms，回波時間11 ms，反轉角150°，激勵次數1次，掃描時間85 s。

1.2.4 T2WI序列：層數19，層厚3.5 mm，層間距0.35 mm，矩陣269×384視野160 mm，重復時間3 200 ms，回波時間62 ms，反轉角150°，激勵次數1次，掃描時間70 s。

1.2.5 PDWI序列：層數19，層厚3.5 mm，層間距0.35 mm，矩陣240×320視野160 mm，重復時間3 000 ms，回波時間33 ms，反轉角150°，激勵次數1次，掃描時間92 s。

1.3 圖像分析 使用影像歸檔和通信系統(Centricity? Radiology RA1000;GE Healthcare)進行圖像評估與分析。為了準確地匹配SPACE-DIR序列圖像和CE-FS-T1WI序列圖像，選擇矢狀位上3個層面：髕骨內側緣、前交叉韌帶的中央層面、髕骨外側緣。記錄5個區域的滑膜形態：髕上、內側髕周、外側髕周、髕下、髁間(圖1)。在SPACE-DIR序列圖像上，滑膜是位于被抑制的關節積液和脂肪之間的高信號影；在CE-FS-T1WI序列圖像上，滑膜是明顯強化的線狀影[5](見圖1)。滑膜炎的診斷標準為滑膜增厚>2 mm。由兩名經驗豐富的放射科高年資骨肌組醫師分別獨立觀察每例患者的SPACE-DIR序列圖像與CE-FS-T1WI序列圖像，記錄膝關節的5個區域有無滑膜炎病變，如有則記為陽性(+)，反之記為陰性(-)。有分歧時則協商達成一致。

圖1 膝關節矢狀位MRI圖像

1.4 圖像質量評估 由兩名影像醫生采用“4分法”對SPACE-DIR序列和CE-FS-T1WI序列的圖像整體質量和滑膜顯示度進行評價。圖像整體質量評分標準:1分為質量差，不能診斷；2分為質量一般，勉強可以診斷；3分為質量良好，可以滿足診斷要求；4分為質量很好，完全滿足診斷要求。滑膜顯示度評分標準：1分為滑膜顯示不佳；2分為部分顯示滑膜；3分為滑膜完全顯示，但與關節內脂肪或滑囊積液的對比度較低；4分為與關節內脂肪和關節積液相比，滑膜輪廓清晰，對比度良好。

1.5 統計學分析 采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析。采用Kappa檢驗分析SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列對膝關節滑膜炎的診斷一致性，Kappa系數<0.40表示一致性差，0.40～0.59表示一致性一般，0.60～0.79表示一致性較高，0.80～1.00表示一致性極高。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)分析觀察者一致性，ICC為0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中等，0.61～0.80表示一致性較高，0.81～1.00表示一致性極高。SPACE-DIR序列和CE-FS-T1WI序列的圖像整體質量、滑膜顯示度評分以[M(P25，P75)]表示，采用秩和檢驗進行比較。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列圖像整體質量和滑膜顯示度評分的比較 SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列均能清晰地顯示內側髕周增厚、毛糙的滑膜及多個滑膜顆粒，見圖2a、圖2b；在內側髕周的滑囊腔內，SPACE-DIR序列顯示的滑膜皺襞、滑膜結節與CE-FS-T1WI序列高度一致，見圖2c、圖2d。SPACE-DIR序列、CE-FS-T1WI序列的圖像整體質量評分與滑膜顯示度評分比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表1。

圖2 膝關節MRI圖像

表1 SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列圖像整體質量和滑膜顯示度評分的比較[M(P25，P75)，分]

2.2 SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列診斷膝關節滑膜炎的一致性 CE-FS-T1WI序列和SPACE-DIR序列均診斷出44例膝關節滑膜炎病變和5例非滑膜炎病變(3例半月板損傷，1例軟骨下微骨折，1例前交叉韌帶水腫并半月板損傷)。以CE-FS-T1WI序列為金標準，SPACE-DIR序列在各區域的診斷真陽性率和真陰性率均≥70%。SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列在內側髕周、外側髕周的診斷一致性極高，Kappa系數分別為0.939、0.851(均P<0.001)；而在髕上、髕下、髁間的診斷一致性較高，Kappa系數分別為0.779、0.663、0.611(均P<0.001)。見表2。

表2 SPACE-DIR序列診斷膝關節滑膜炎的效能及與CE-FS-T1WI序列診斷結果的一致性

2.3 觀察者一致性分析結果 兩名放射科醫師應用SPACE-DIR序列在髕上、內側髕周、外側髕周區域的診斷一致性達到極高水平，ICC分別為0.85、0.82、0.93(P<0.001)，在髕下、髁間區域的診斷一致性較高，ICC分別為0.79、0.67(P<0.001)。兩者應用CE-FS-T1WI序列在上述5個區域的診斷一致性均達到極高水平，ICC分別為0.86、0.94、0.93、0.96、0.88(P<0.001)。見表3。

表3 觀察者一致性分析結果

3 討 論

膝關節是人體最大的滑膜關節。膝關節滑膜囊一般分為兩層，外側為纖維層，內層為滑膜層。滑膜邊緣附于關節軟骨的周邊，包裹著關節內除關節軟骨、關節唇和半月板以外的所有結構。滑膜炎是膝關節骨性關節炎的早期表現，由于患者機體的促炎因子與抗炎因子失衡，大量炎性細胞浸潤及血管增生擴張充血，進而導致滑膜組織肥厚、滑膜結節、滑膜囊積液，最終誘發膝關節疼痛、腫脹及關節腔積液等[6]，晚期可侵蝕關節軟骨及軟骨下骨，破壞關節面，出現膝骨關節炎軟骨損傷，引起膝關節活動功能受限，嚴重降低患者生活質量[7]。因此，盡早明確膝關節滑膜炎的診斷，有助于制定合理的治療方案并預防滑膜炎進一步發展。

MRI檢查具有較高的軟組織分辨率，其對膝關節病變的顯示較其他影像學檢查更具有優勢[8]。MRI常規序列檢查對于膝關節骨髓水腫、半月板撕裂、韌帶損傷、腫瘤等有極高的診斷價值，但是對滑膜炎的診斷率較低。T1WI 圖像無法用于區分低信號的滑囊積液與滑膜，在T2WI圖像中滑膜受滑囊積液高信號的干擾而顯示不清，而利用PDWI圖像也難以區分低信號的滑膜與周圍被抑制的脂肪組織，故而限制了其在診斷膝關節滑膜炎中的應用。CE-FS-T1WI序列雖然是目前診斷膝關節滑膜炎的金標準，但是由于其檢查費用高、耗時長及造影劑存在惡心、嘔吐、蕁麻疹、腦內釓沉積等副作用[2，9]，其在臨床中的應用受到限制。SPACE-DIR序列是在MRI檢查圖像采集過程中施加兩次反轉脈沖，設置兩個不同的反轉時間來選擇性地抑制兩種不同組織的信號，從而獲得高對比度的圖像的一種檢查方法[3]。目前SPACE-DIR技術主要應用于顱腦檢查，其可抑制腦脊液和白質信號，提高灰白質信號對比度，從而突顯皮質病變[4，10-11]。本研究中，SPACE-DIR序列檢查通過設置較長的反轉時間1(2 500 ms)抑制關節內復雜成分的積液信號，并通過設置較短的反轉時間2 (220 ms)抑制脂肪信號，突出滑膜組織的信號。本研究結果顯示，SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列的圖像整體質量、滑膜顯示度評分差異無統計學意義(均P>0.05)，且對于內側髕周、外側髕周區域的滑膜組織，SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列的診斷一致性達到極高水平，觀察者一致性也達到極高水平；而在髕上、髕下、髁間區域兩個序列的診斷一致性稍低，均為較高水平；SPACE-DIR序列在髕下、髁間區域的觀察者一致性也低于髕上、內側髕周、外側髕周區域。這可能是由于髕上、內側髕周、外側髕周的滑囊中容易存在較多積液，且遠離軟骨、韌帶、血管等其他組織，影響滑膜顯影的因素少，因此SPACE-DIR序列抑制滑囊積液和周圍脂肪信號后，高信號的滑膜組織顯像更為清晰。而髕下、髁間一般積液相對較少，髁間區域結構復雜、堆積，滑膜受血管、韌帶等組織干擾而顯示欠佳，降低了診斷的準確性。

本研究存在一些不足之處。首先，本研究所設定的反轉時間無法在抑制脂肪和滑囊積液信號的條件下，有效抑制滑囊中血液的信號，積血或者含鐵血黃素沉著信號表現為較高-高信號，與同樣高信號的滑膜組織難以區分，因而在膝關節腔積血時滑膜形態顯示不佳、容易誤診為滑膜增厚。其次，雖然本研究中SPACE-DIR序列與CE-FS-T1WI序列診斷膝關節滑膜炎的一致性較高，但是無法明確SPACE-DIR序列所呈現的滑膜形態、信號高低與病理變化的對應關系。最后，本研究納入的病例數只有49例，今后需擴大樣本量進一步研究以驗證本研究結論。

綜上所述，SPACE-DIR序列具有無創、圖片質量高、經濟實惠的優點，其可通過抑制關節積液和脂肪信號更清晰地顯示滑膜形態，檢出常規序列不易發現的滑膜病變，其顯像效果與CE-FS-T1WI序列高度一致，對滑膜炎的診斷具有重要的臨床意義，或可作為膝關節滑膜炎的MRI常規篩查序列。