磁共振二維常規(guī)序列成像對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的診斷價(jià)值

山東大學(xué)第二醫(yī)院影像科(山東 濟(jì)南 250033)龐國棟 邵廣瑞

磁共振二維常規(guī)序列成像對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的診斷價(jià)值

山東大學(xué)第二醫(yī)院影像科(山東 濟(jì)南 250033)
龐國棟 邵廣瑞

目的 觀察磁共振二維快速自旋回波(fast-spin-echo，F(xiàn)SE)序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的顯示及分級(jí)，利用更科學(xué)地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法評(píng)價(jià)其診斷價(jià)值。材料與方法 行膝關(guān)節(jié)磁共振檢查的患者中，順序選取了40名有關(guān)節(jié)鏡軟骨評(píng)分的患者。三位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師盲評(píng)40例膝關(guān)節(jié)FSE序列(T1/T2/質(zhì)子密度)圖像并對(duì)軟骨缺損進(jìn)行分級(jí)。以關(guān)節(jié)鏡結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算FSE序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損檢出的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度。應(yīng)用Kappa一致性檢驗(yàn)分析FSE圖像與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分的一致性，同時(shí)分析三位閱片者之間的評(píng)分一致性。結(jié)果 二維FSE序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的檢出有較高的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為81%、85.4%和83.5%。FSE圖像與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分結(jié)果相比，表現(xiàn)了中等到好的一致性，Kappa=0.557-0.676(P＜0.001)。各位閱片者兩兩間對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的評(píng)分表現(xiàn)了很好的一致性，Kappa=0.672-0.718(P＜0.001)。結(jié)論 二維FSE序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨顯示良好，對(duì)軟骨缺損分級(jí)有較高的診斷價(jià)值。同時(shí)，該序列對(duì)于軟骨缺損評(píng)分具有較高的閱片者間一致性，更能體現(xiàn)此序列的診斷價(jià)值。

二維FSE序列；膝關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)軟骨；關(guān)節(jié)鏡

相對(duì)于關(guān)節(jié)鏡，磁共振(MRI)檢查可以更早的觀察、評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)軟骨，且已經(jīng)成為廣泛接受的最好的無創(chuàng)評(píng)價(jià)方法[1，2]。通常應(yīng)用的序列包括二維(two-dimensional,2D)脂肪抑制(fat-suppressed，fs)T1加權(quán)(T1-weighted imaging,T1WI)、T2WI及質(zhì)子密度加權(quán)(protondensity,PDWI)快速自旋回波(fast spin-echo，F(xiàn)SE)，這是臨床常規(guī)應(yīng)用的觀察關(guān)節(jié)軟骨的序列；三維(3D)序列包括擾相梯度回波(spoiled gradient-recalled echo,SPGR)，平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(balanced steady-state free precession,b-SSFP)[2-7]等。

2D FSE序列是關(guān)節(jié)軟骨檢查的常規(guī)序列，也是最基礎(chǔ)的序列，而國內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)于此序列對(duì)關(guān)節(jié)軟骨損傷的檢出、軟骨損傷程度的評(píng)價(jià)價(jià)值，數(shù)據(jù)相差很大，可靠性較差[8-10]。同時(shí)文獻(xiàn)中對(duì)于此序列閱片者之間的一致性未見相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，因此研究結(jié)果并不嚴(yán)謹(jǐn)、完善。本研究將FSE常規(guī)檢查序列對(duì)軟骨缺損的評(píng)分與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分做對(duì)比，并分析閱片者間一致性，進(jìn)一步規(guī)范探討2D FSE圖像顯示關(guān)節(jié)軟骨、評(píng)價(jià)軟骨病變?nèi)睋p程度的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 回顧2009年1月至2013年9月于我科行膝關(guān)節(jié)MRI檢查的患者，從中順序選取符合條件的研究對(duì)象：患者M(jìn)RI序列包括常規(guī)2D FSE序列；關(guān)節(jié)鏡檢查均于MRI檢查之后一月內(nèi)實(shí)施；關(guān)節(jié)鏡檢查包括針對(duì)軟骨缺損程度分級(jí)；排除急性膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷及曾有過膝關(guān)節(jié)手術(shù)病史的患者。最終選擇的研究對(duì)象包括40名患者的40例膝關(guān)節(jié)，其中男17，女23，平均年齡53.2歲。

1.2 MRI檢查 所有40例膝關(guān)節(jié)MRI檢查均由1.5T GE Signa HD磁共振實(shí)施。MRI掃描序列均包括軸位/矢狀位/冠狀位T1WI FSE,fs-T2WI FSE以及fs-PDWI FSE。

1.3 膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)鏡檢查 40例膝關(guān)節(jié)均在MRI檢查后一月內(nèi)進(jìn)行了關(guān)節(jié)鏡的檢查，均由臨床及關(guān)節(jié)鏡檢查經(jīng)驗(yàn)豐富的骨外科醫(yī)生實(shí)施。應(yīng)用改良的Noyes分級(jí)系統(tǒng)對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨損傷進(jìn)行分級(jí)：0級(jí)，正常軟骨；1級(jí)，軟骨軟化，但軟骨表面正常；2A級(jí)，淺表的軟骨磨損，缺損厚度小于50%軟骨總厚度；2B級(jí)，缺損厚度大于50%軟骨總厚度但小于100%；3級(jí)，軟骨全部缺損[11]。膝關(guān)節(jié)軟骨分六個(gè)關(guān)節(jié)面進(jìn)行分級(jí)：髕骨、股骨滑車、內(nèi)/外側(cè)股骨髁、內(nèi)/外側(cè)脛骨平臺(tái)。

1.4 MRI圖像分析 三位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師盲評(píng)從40例膝關(guān)節(jié)中隨機(jī)挑選的3例膝關(guān)節(jié)FSE序列圖像作為方法訓(xùn)練。為避免回憶偏差，一個(gè)月后，三位閱片者分別正式盲評(píng)全部40例膝關(guān)節(jié)T1/T2/PDWI圖像。閱片者首先評(píng)價(jià)各序列圖像質(zhì)量，分為4個(gè)等級(jí)：0，很好；1，一般；2，稍差；3，非常差。然后，閱片者結(jié)合T1/T2/PDWI FSE序列分別評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損程度。MRI圖像對(duì)軟骨缺損依然按照如上所述Noyes系統(tǒng)分級(jí)，但1級(jí)軟骨缺損修正為：膝關(guān)節(jié)軟骨信號(hào)異常，但軟骨表面光滑正常[3]。當(dāng)閱片者在同一關(guān)節(jié)面發(fā)現(xiàn)多于一處的軟骨病變，只記錄軟骨缺損等級(jí)最高的評(píng)分。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。首先對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分應(yīng)用Kappa一致性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)閱片者間的一致性。以關(guān)節(jié)鏡檢查評(píng)分結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算FSE序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損程度評(píng)分的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度。應(yīng)用Kappa一致性檢驗(yàn)分析FSE診斷結(jié)果與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分結(jié)果的一致性以及三位閱片者之間的評(píng)分一致性：kappa=0-0.20表明一致性差；kappa=0.21-0.40表明一致性一般；kappa=0.41-0.60表明中等一致性；kappa=0.61-0.80表明一致性好；kappa=0.81-1.00，表明一致性極好；kappa=1.00表明完全一致[12]。對(duì)于所有統(tǒng)計(jì)分析，p≤0.05說明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 40例膝關(guān)節(jié)T1/T2/PDWI FSE圖像質(zhì)量均達(dá)到診斷要求 閱片者1評(píng)價(jià)120個(gè)圖像序列中111個(gè)序列圖像質(zhì)量很好，9個(gè)序列圖像質(zhì)量一般；閱片者2評(píng)價(jià)108個(gè)序列圖像質(zhì)量很好，12個(gè)序列一般，；閱片者3，106個(gè)序列圖像質(zhì)量很好，14個(gè)序列一般。閱片者間的一致性好(Kappa=0.76-0.84，P＜0.01)。

表1 2D 常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損分級(jí)與關(guān)節(jié)鏡分級(jí)對(duì)照

表2 常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損評(píng)分與關(guān)節(jié)鏡的一致性

表3 閱片者間對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損評(píng)分的一致性

2.2 40例膝關(guān)節(jié)軟骨關(guān)節(jié)鏡檢查分級(jí)結(jié)果，在240個(gè)關(guān)節(jié)面中，關(guān)節(jié)鏡檢查發(fā)現(xiàn)105個(gè)關(guān)節(jié)面存在關(guān)節(jié)軟骨不同程度缺損。

三位閱片者分別應(yīng)用常規(guī)MRI序列(2D FSE)評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的分級(jí)與關(guān)節(jié)鏡檢查評(píng)分的對(duì)照分析如表1所示(圖1-8)。閱片者1的MRI評(píng)分結(jié)果與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分相同或相差1個(gè)等級(jí)的病變關(guān)節(jié)面為98.8%(237/240)，閱片者2及閱片者3均為98.8%(237/240)。閱片者1評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)鏡等級(jí)為2A級(jí)和3級(jí)的軟骨缺損時(shí)存在MRI評(píng)分與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分相差2個(gè)等級(jí)(1.2%，3/240)，MRI評(píng)分均低于關(guān)節(jié)鏡評(píng)分；閱片者2評(píng)價(jià)0級(jí)和3級(jí)軟骨缺損時(shí)存在MRI評(píng)分與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分相差2個(gè)等級(jí)(1.2%，3/240)；同樣的，閱片者3對(duì)2A和3級(jí)缺損的評(píng)分均低于關(guān)節(jié)鏡評(píng)分2個(gè)等級(jí)(1.2%，3/240)。

以關(guān)節(jié)鏡診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損程度分級(jí)的總體敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為81%、85.4%和83.5%。

2.3 各位閱片者應(yīng)用常規(guī)MRI序列對(duì)各膝關(guān)節(jié)面的評(píng)分與關(guān)節(jié)鏡評(píng)分的一致性，如表2所示。常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損分級(jí)與關(guān)節(jié)鏡分級(jí)相比，表現(xiàn)了中等到好的一致性，Kappa=0.557-0.676(P＜0.001)。各位閱片者兩兩間對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的分級(jí)表現(xiàn)了很好的一致性，Kappa=0.672-0.718(P＜0.001)，如表3所示。

3 討 論

3.1 文獻(xiàn)研究中，2D MRI常規(guī)序列與3D序列在膝關(guān)節(jié)軟骨缺損分級(jí)診斷中的價(jià)值比較

對(duì)于關(guān)節(jié)軟骨的檢查，2D T1/T2/PDWI FSE是常規(guī)應(yīng)用的序列[1,2,13]。3D序列也已經(jīng)列入研究范圍，2D與3D各個(gè)序列均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)[13,14]。許多文獻(xiàn)研究表明，SPGR、Fast low-angle shot(FLASH)、true-FISP、DESS、3D FSE等3D序列對(duì)于診斷膝關(guān)節(jié)軟骨缺損病變的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度與2D FSE常規(guī)序列比較并無顯著優(yōu)越的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[7,16,17,20]。甚至，Mohr等[25]研究發(fā)現(xiàn)2D脂肪飽和(fat-saturated) PD-FSE序列比水激勵(lì)(waterexcitation)FLASH序列檢出關(guān)節(jié)軟骨缺損病變的敏感度顯著較高(P＜0.05)。2D FSE常規(guī)序列是臨床最常用的也非常適用的觀察關(guān)節(jié)軟骨及關(guān)節(jié)內(nèi)其他組織結(jié)構(gòu)的序列，能提供與手術(shù)所得相近的病變信息。

3.2 本研究中2D常規(guī)MRI序列對(duì)于膝關(guān)節(jié)軟骨缺損顯示及分級(jí)的價(jià)值以及與其它文獻(xiàn)研究相比的結(jié)果分析

對(duì)于2D常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的診斷價(jià)值，相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果并不統(tǒng)一[7,9,10,15]。本研究以關(guān)節(jié)鏡診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，三位閱片者評(píng)價(jià)FS PDWI-FSE序S, Guermazi A. Advances in imaging of osteoarthritis and cartilage. Radiology 2011;260(2):332-354.

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列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損程度的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為81%、85.4%、83.5%，與國外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中常規(guī)MRI序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的診斷結(jié)果在同一范圍內(nèi)[15,17]。R.Kijowski等[17]的研究表明，以關(guān)節(jié)鏡結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，MRI常規(guī)序列(包括FS T2WI-FSE,T1WIFSE, FS PDWI-FSE)診斷膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為77.8%、88.4%、84.8%，與本文研究結(jié)果相近。Sonin等人的研究及某些文獻(xiàn)研究結(jié)果中[7,8,20]，MRI常規(guī)序列(2D FS序列)診斷的敏感度在59%～66.7%，而本研究結(jié)果稍高于此范圍。而國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果在敏感度方面相差很大[9,10,19,21-23]，范圍從39.1%到94.2%，因此國內(nèi)許多研究結(jié)果的可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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(本文編輯: 黎永濱)

本研究中，常規(guī)MRI圖像對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的分級(jí)與關(guān)節(jié)鏡分級(jí)相比，表現(xiàn)了較好的一致性。相關(guān)的文獻(xiàn)研究結(jié)果并不統(tǒng)一，相差較大：有相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果與本文相近[20]，也有文獻(xiàn)研究膝關(guān)節(jié)軟骨缺損常規(guī)MRI序列或PDWI FSE與關(guān)節(jié)鏡對(duì)比的一致性較差(Kappa=0.343-0.487)[9,19]，還有文獻(xiàn)研究2D常規(guī)序列評(píng)價(jià)軟骨缺損與關(guān)節(jié)鏡對(duì)比的一致性優(yōu)于本文結(jié)果(Kappa=0.8)[10,21,24]。

3.3 本研究的優(yōu)勢 各閱片者之間的一致性分析對(duì)于關(guān)節(jié)軟骨缺損分級(jí)的診斷價(jià)值。

國內(nèi)有關(guān)文獻(xiàn)[9,10,19,21-24]通常不研究對(duì)關(guān)節(jié)軟骨評(píng)分的閱片者間的一致性，但國外研究幾乎都考慮閱片者間一致性。因?yàn)閷?duì)于關(guān)節(jié)軟骨缺損程度分級(jí)這種部分等級(jí)間差異較小、較難區(qū)分的分級(jí)，采用閱片者共同評(píng)分并達(dá)成一致意見的方式閱片并不能很好的體現(xiàn)圖像的診斷價(jià)值。閱片者受其臨床經(jīng)驗(yàn)及狀態(tài)影響，個(gè)體差異可能較大，尤其當(dāng)閱片者的評(píng)分相差較大時(shí)，達(dá)成統(tǒng)一意見是非常不合適的做法，嚴(yán)重影響評(píng)分的準(zhǔn)確性，從而直接影響研究結(jié)果的可靠程度。而分析研究閱片者間一致性的方法則很好的保留了不同閱片者的個(gè)體差異，得到統(tǒng)計(jì)學(xué)上更準(zhǔn)確的圖像診斷價(jià)值信息。因此，本文統(tǒng)計(jì)分析了閱片者間的一致性，且研究結(jié)果顯示閱片者間的一致性很好，也說明研究結(jié)果存在較少的閱片者間差異。本研究應(yīng)用國外最常應(yīng)用的修正版Noyes系統(tǒng)分級(jí)方法，且在閱片者正式閱片前進(jìn)行了方法訓(xùn)練，并保證圖像質(zhì)量良好，最大程度減少人為因素。

3.4 本研究的局限性 本研究有以下幾點(diǎn)缺陷：研究資料病例數(shù)相對(duì)不多，因此數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方面會(huì)受稍許影響；本研究僅關(guān)注了2D常規(guī)MRI序列，未研究其他3D序列并與之做對(duì)比；未研究膝關(guān)節(jié)內(nèi)其他組織結(jié)構(gòu)如半月板、韌帶及軟骨下骨損傷，這些結(jié)構(gòu)的損傷在不同程度上與軟骨損傷有聯(lián)系，這也是以后研究需要補(bǔ)充的。

4 結(jié) 論

2D常規(guī)MRI序列在評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)軟骨缺損病變方面有較好的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度，與關(guān)節(jié)鏡標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比的一致性較好，閱片者間一致性很好。2D常規(guī)MRI序列在膝關(guān)節(jié)軟骨缺損病變方面有較好的診斷價(jià)值。

1. Link TM, Stahl R, Woertler K. Cartilage imaging: motivation, techniques, current and future significance. Eur Radiol. 2007 May;17(5):1135-46.

2. Roemer FW, Crema MD, Trattnig

The Evaluation of Two-dimensional Routine MR Imaging in Diagnosis of Articular Cartilage Defect of the Knee

Objective To evaluate two-dimensional fast-spin-echo (FSE) imaging in the displaying of knee cartilage defect with more accurate statistical analysis.Materials and Methods Forty patients were consecutively selected who performed arthroscopy after the MRI examination. Three experienced radiologists, blinded to arthroscopy report, reviewed FSE images and graded knee cartilage defects. By using arthroscopy as the reference standard, the sensitivity, specificity and accuracy of FSE imaging for detecting all knee cartilage lesions were calculated. Kappa statistic was used to measure inter-observer agreement and agreement between the grade at arthroscopy and the grade assigned at FSE imaging.Results Two-dimensional FSE imaging had good sensitivity, specificity and accuracy for detecting knee cartilage defects (81%,85.4% and 83.5%, respectively). Interobserver agreement and The agreement between the grade assigned at arthroscopy and the grade at FSE imaging were moderate to substantial (Kappa=0.557-0.676, P＜0.001) and the inter-observer agreement were substantial (Kappa=0.672-0.718,P＜0.001). Conclusion Two-dimensional FSE imaging has good diagnostic performance for evaluating the articular cartilage of the knee in clinical patients. This sequence has high inter-observer agreement which shows diagnostic performance better.

Two-dimensional FSE Imaging; Knee; Articular Cartilage; Arthroscopy

R445.2；R684.7

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.06.25

2014-07-26

邵廣瑞