3.0T磁共振不同成像技術(shù)對膝骨關(guān)節(jié)炎骨髓病變SNR和CNR對比分析＊

武警總醫(yī)院磁共振中心(北京 100039)

董玉茹 王 宏 梁 瑩董 悅 馬巧稚 張 超

3.0T磁共振不同成像技術(shù)對膝骨關(guān)節(jié)炎骨髓病變SNR和CNR對比分析＊

武警總醫(yī)院磁共振中心(北京 100039)

董玉茹 王 宏 梁 瑩董 悅 馬巧稚 張 超

目的通過比較膝關(guān)節(jié)骨髓信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)，探討3.0T磁共振常規(guī)T1加權(quán)像(T1-sag)、三維容積內(nèi)插快速擾相序列(T1-vibe)、質(zhì)子密度加權(quán)像(PD-sag)和常規(guī)T2加權(quán)脂肪抑制像(T2-fs-sag)4種掃描序列對膝關(guān)節(jié)骨髓損傷成像的相對最佳序列。方法選取我院2014年1月至2014年6月行膝骨關(guān)節(jié)骨髓磁共振檢查膝骨關(guān)節(jié)炎患者36例，均行T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag掃描。結(jié)果采用T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag序列掃描時，膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR分別為111.82±61.39、14.53±4.73、77.57±39.98和189.44±89.98；CNR分別為194.27±92.43、14.08±15.39、79.23±40.29和153.29±81.40；采用T2-fs-sag掃描時的SNR最高，其次為T1-sag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的SNR最低；采用T1-sag掃描時的CNR最高，其次為T2-fs-sag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的CNR最低。結(jié)論MR序列膝關(guān)節(jié)骨髓成像可為臨床提供關(guān)節(jié)骨髓病變信息，T2-fs-sag和T1-sag序列是顯示膝關(guān)節(jié)骨髓損傷的優(yōu)秀序列。

磁共振;關(guān)節(jié)炎;骨髓損傷;信噪比;對比噪聲比

膝關(guān)節(jié)是骨關(guān)節(jié)炎最常見的受累部位之一。傳統(tǒng)的檢測方法，如X線、CT對其檢測時，雖然能夠檢測到關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變，但是由于檢測時受體位影響、不具有較高的組織分辨率等缺點(diǎn)，容易導(dǎo)致測量誤差[1]。隨著磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技術(shù)的不斷開發(fā)和升級，MRI開始被越來越多的應(yīng)用到膝骨關(guān)節(jié)炎骨髓病變(bone marrow lesion，BML)及軟骨缺損等的診斷[2-4]。目前，臨床上用于膝關(guān)節(jié)骨髓損傷檢測MRI序列較多，不同醫(yī)院開展該疾病MRI檢測時方法差異較大。為探討膝關(guān)節(jié)骨髓損傷成像的相對最佳序列，本研究對36例膝骨關(guān)節(jié)炎患者的105膝進(jìn)行了3.0T磁共振常規(guī)T1加權(quán)像(T1-sag)、三維容積內(nèi)插快速擾相序列(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)、質(zhì)子密度加權(quán)像(PD-sag)和常規(guī)T2加權(quán)脂肪抑制像(T2-fs-sag)四種掃描序列。

1 資料與方法

1.1 研究對象選擇2014年1月至2014年6月在我院磁共振科進(jìn)行膝骨關(guān)節(jié)磁共振掃描的膝骨關(guān)節(jié)炎患者36例，男6例(20%)，女30例(80%)，平均年齡50.33 8.75歲。105膝，單(或雙)膝關(guān)節(jié)腫脹或伴有疼痛、行走不利，或伴有浮骸試驗(yàn)陽性、回旋研磨試驗(yàn)陽性患者。右膝51例，左膝54例。采用SIEMENS Trio Tim 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀對所有研究對象膝骨關(guān)節(jié)骨髓進(jìn)行T1-sag、T1-VIBE、PD-sag和T2-fssag四種掃描。

1.2 檢查方法采用德國西門子公司3.0T Trio Tim超導(dǎo)磁共振掃描儀檢查，患者取仰臥位，固定患側(cè)膝關(guān)節(jié)，常規(guī)使用膝關(guān)節(jié)線圈，采集中心定位髕骨下緣。掃描矢狀位，磁共振四個掃描序列的成像參數(shù)如表1。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析應(yīng)用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計量指標(biāo)以均數(shù)士標(biāo)準(zhǔn)差表示；采用單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗(yàn)對不同掃描序列顯像下的膝骨關(guān)節(jié)骨髓信噪比(signal to noise ratio，SNR)和正常組織相對于病灶的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)；采用配對t檢驗(yàn)比較T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag序列掃描時的膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR、CNR差異，以P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義的界值。

表1 四個序列的掃描成像參數(shù)

2 結(jié) 果

2.1 膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR正態(tài)性分析采用T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag序列掃描時，膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR分別為111.82±61.39、14.53±4.73、77.57±39.98和189.44±89.98，經(jīng)檢驗(yàn)均符合正態(tài)分布；膝骨關(guān)節(jié)骨髓CNR分別為194.27±92.43、14.08±15.39、79.23±40.29和153.29±81.40，除T1-vibe序列外，其他序列掃描時的CNR均符合正態(tài)分布，見表2。

2.2 不同序列掃描時的膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR比較圖1–圖4分別為采用T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag序列掃描時的信噪比圖像。經(jīng)兩兩比較的配對檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：四種不同序列掃描膝骨關(guān)節(jié)骨髓時，采用T2-fs-sag掃描時的SNR最高，其次為T1-sag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的SNR最低，見表3。

表2 不同序列掃描時膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR、CNR正態(tài)性分析

表3 不同序列掃描膝骨關(guān)節(jié)骨髓SNR比較

2.3 不同序列掃描時的膝骨關(guān)節(jié)骨髓CNR比較對T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag序列四種序列掃描膝骨關(guān)節(jié)骨髓CNR進(jìn)行兩兩配對比較，結(jié)果顯示：四種不同序列掃描膝骨關(guān)節(jié)骨髓時，采用T1-sag掃描時的CNR最高，其次為T2-fs-sag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的CNR最低，見表4。

表4 不同序列掃描膝骨關(guān)節(jié)骨髓CNR比較

3 討 論

3.0 T磁共振目前已經(jīng)被廣泛地用于臨床各種疾病的早期篩查和診斷，它不僅可以獲得較高的信噪比和組織分辨率圖像，而且對微細(xì)結(jié)構(gòu)和微小病變的顯示和檢出明顯提高。本研究通過比較3.0T磁共振T1-sag、T1-vibe、PD-sag和T2-fs-sag 四種掃描序列對膝關(guān)節(jié)骨髓損傷成像的SNR、CNR，試圖找到用于該疾病診斷的相對最佳序列。

本研究發(fā)現(xiàn)，對膝關(guān)節(jié)骨髓損傷成像時，采用T2-fs-sag掃描時SNR最高，其次為T1-sag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的SNR最低；而對于CRN，采用T1-sag掃描時CNR最高，其次為T2-fssag序列、PD-sag序列，T1-vibe序列掃描時的CNR最低。脂肪抑制T2WI比常規(guī)TlWI和T2WI檢出范圍增大，境界更清晰，具有高敏感性和準(zhǔn)確性[5]。T2-fs-sag序列掃描時，骨髓腔的脂肪信號明顯下降，而含水組織的信號并不降低，在無信號背景上骨髓病變呈較明顯的高信號，達(dá)到二者明顯對比效果。

3D-VIBE為容積式掃描，采用各向同性或類似各向同性空間分辨力的3D射頻擾相GRE序列進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。目前，該技術(shù)已被廣泛地用于神經(jīng)、血管病變及腫瘤的診斷[6，7]。然而，該技術(shù)是否適用于關(guān)節(jié)骨髓病變的診斷，目前尚未見相關(guān)報道。本研究中，該技術(shù)應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)骨髓病變診斷時，SNR和CNR均較T1-sag、PD-sag和T2-fs-sag低，提示VIBE技術(shù)易于減少呼吸運(yùn)動偽影和血管搏動偽影的優(yōu)點(diǎn)尚未能提高診斷骨髓病變的價值。

本研究中，PD-sag序列也未顯示出診斷膝關(guān)節(jié)骨髓病變的最優(yōu)價值，其原因可能與骨髓中大量脂肪組織降低了圖像對比有關(guān)。當(dāng)PD-sag應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)骨髓病變掃描時，骨髓中的脂肪顆粒在T2WI上呈現(xiàn)高信號，骨髓腔中的病變在T2WI上也呈現(xiàn)高信號，導(dǎo)致二者之間缺乏對比，易掩蓋病變。因此，PD-sag應(yīng)用于肌骨系統(tǒng)時，雖可粗略地用于臨床篩選，但在細(xì)節(jié)上還不能取代真正的脂肪抑制序列[8]。

綜上，MR序列膝關(guān)節(jié)軟骨成像可為臨床提供精確的關(guān)節(jié)軟骨信息，T2-fs-sag和T1-sag序列是顯示膝關(guān)節(jié)骨髓損傷的優(yōu)秀序列。

圖1 T1-sag，圖2 T1-vibe，圖3 PD-sag，圖4 T2-fs-sag。

1. 黃淑婷,徐建華,丁長海,等.膝骨關(guān)節(jié)炎患者M(jìn)RI骨髓病變的影響因素分析[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報, 2014,49(5):641-644.

2. Roemer F W, Guermazi A. MR imaging-based semiquantitative assessment in osteoarthritis [J]. Radiol Clin North Am, 2009, 47(4):633-654.

3. 龐國棟,邵廣瑞.磁共振二維常規(guī)序列成像對膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的診斷價值[J].中國CT和MRI雜志,2014,12(6):84-87.

4. 莊高明,梁文.MRI在膝關(guān)節(jié)半月板損傷與關(guān)節(jié)軟骨損傷的相關(guān)性研究[J].中國CT和MRI雜志,2014,12(6):88-90.

5. 葛煥祥,劉鐵,牟彩云,等.MRI脂肪抑制序列在膝關(guān)節(jié)外傷性骨髓水腫中的應(yīng)用[J].全科醫(yī)學(xué)臨床與教育,2010,8(5):501-502.

6. Rofsky NM, Lee VS, Laub G, et al. Abdominal MR imaging with a volumetric interpolated breath-hold examination [J]. Radiology, 1999, 212(3):876-884.

7. Held P，F(xiàn)rund R，Seitz J，et al. Comparison of T2*W 3DCISS and aT2W 3D turbo spin echo sequence for the anatomical study of facialandvstibulocochlear nerves [J]. J Neuroradiol, 2000, 27(3):173-178.

8. 蔣勝洪,龔美林,呂英茹,等.3T MRI關(guān)節(jié)軟骨成像序列的比較和探討[J].中國醫(yī)學(xué)計算機(jī)成像雜志,2010,16(4):335-339.

(本文編輯: 劉龍平)

The Comparative Study and Clinical Application of MR Sequences Imaging on Bone Marrow Changes of Knee Osteoarthritis*

DONG Yu-ru, WANG Hong, LIANG Ying,et al．,Department of MRI, Armed Police General Hospital, Beijing 100039, China

ObjectiveTo compare SNR and CNR of bone marrow changes of knee osteoarthritis between four sequences, such as T1-sag, T1-vibe, PD-sag and T2-fssag, so as to find out the optimal sequence to diagnose the disease．Methods36 patients suffering knee osteoarthritis were selected to perform T1-sag, T1-vibe, PD-sag and T2-fs-sag scanning between January to June, 2014 in our hospital．ResultsThe values of SNR were 111．82±61．39, 14．53±4．73, 77．57±39．98 and 189．44±89．98 respectively, when scanned by T1-sag, T1-vibe, PD-sag and T2-fs-sag sequences． And the values of CNR were 194．27±92．43, 14．08±15．39, 79．23±40．29 and 153．29±81．40 respectively．The value of SNR was highest when scanned by T2-fs-sag, and then followed by T1-sag, PD-sag and T1-vibe． The value of CNR was highest when scanned by T1-sag, and then followed by T2-fs-sag, PD-sag and T1-vibe．ConclusionMR sequences imaging could offer information of bone marrow changes of knee osteoarthritis, and T2-fs-sag and T1-sag might be the relative optimal sequences to diagnose the disease

Magnetic Resonance; Knee Osteoarthritis; SNR; CNR

R681.2; R445.2

A

國家自然科學(xué)基金，基金號：31200838

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.06.029

2015-04-16

董玉茹