3D-SPACE、3D-True FISP序列測(cè)量膝關(guān)節(jié)軟骨缺損面積的比較研究

陳　浩，孫　巖，秦　衛(wèi)，胡　丹，郝躍峰，劉可夫，莊啟湘，鄭志勇（南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院①放射科，②骨科，江蘇蘇州5008）

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3D-SPACE、3D-True FISP序列測(cè)量膝關(guān)節(jié)軟骨缺損面積的比較研究

陳浩1，孫巖1，秦衛(wèi)2，胡丹2，郝躍峰2，劉可夫1，莊啟湘1，鄭志勇1
（南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院①放射科，②骨科，江蘇蘇州215008）

［摘要］目的：比較三維可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波序列（3-dimensional sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions，3D-SPACE）、三維真穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像序列（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）測(cè)量膝關(guān)節(jié)軟骨缺損面積的準(zhǔn)確性。方法：選取38例膝關(guān)節(jié)軟骨缺損患者，在1.5 T MRI儀上對(duì)比3D-SPACE、3DTrue FISP序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨的顯示質(zhì)量，并將2組序列測(cè)量的缺損軟骨面積（52處）與關(guān)節(jié)鏡測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果：3DSPACE、3D-True FISP序列測(cè)量的膝軟骨缺損面積平均每膝分別為（2.337±0.868）cm2、（1.423±0.560）cm2。3D-SPACE序列比3D-True FISP序列在對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨顯示質(zhì)量上更優(yōu)（P＜0.05），且對(duì)軟骨缺損面積的顯示更準(zhǔn)確（P＜0.05）。結(jié)論：3D-SPACE序列比3D-True FISP序列能更好地顯示膝關(guān)節(jié)軟骨，對(duì)膝關(guān)節(jié)缺損軟骨面積測(cè)量的準(zhǔn)確性更高。

［關(guān)鍵詞］磁共振成像；膝關(guān)節(jié)；軟骨，關(guān)節(jié)；三維可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波序列；三維真穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像序列

MRI作為一種無創(chuàng)評(píng)估手段在關(guān)節(jié)軟骨損傷診斷中應(yīng)用最為普遍，目前容積掃描的3D序列能取得更高質(zhì)量的軟骨影像，對(duì)各級(jí)軟骨損傷的顯示均好于2D序列［1-4］。關(guān)節(jié)鏡作為一種微創(chuàng)治療技術(shù)被廣泛應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)等疾病的診斷治療，可在直視下對(duì)軟骨缺損的程度、范圍及面積進(jìn)行測(cè)量、評(píng)估和修復(fù)［5］。本研究擬通過比較聯(lián)合水激勵(lì)脂肪抑制技術(shù)的各向同性分辨力三維可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波序列（3-dimensional sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions，3D-SPACE）、三維真穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像序列（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）與關(guān)節(jié)鏡在測(cè)量軟骨缺損面積之間的差異，以及2組序列顯示膝關(guān)節(jié)軟骨的影像質(zhì)量，以期尋找測(cè)評(píng)軟骨缺損面積的可靠序列，為術(shù)前制訂具體方案及作出準(zhǔn)確評(píng)估提供可靠的影像信息。

1　資料與方法

1.1一般資料收集2011—2014年我院行膝關(guān)節(jié)MRI檢查并關(guān)節(jié)鏡檢查或治療的患者92例。納入標(biāo)準(zhǔn)：MRI檢查資料完整；關(guān)節(jié)鏡術(shù)中證實(shí)關(guān)節(jié)軟骨缺損，對(duì)軟骨缺損部位、程度及面積進(jìn)行測(cè)量、評(píng)估，并記錄完整者；MRI檢查與關(guān)節(jié)鏡手術(shù)需間隔6個(gè)月內(nèi)。除外MRI檢查前6個(gè)月內(nèi)接受同側(cè)關(guān)節(jié)手術(shù)治療者。共38例（52處）符合納入標(biāo)準(zhǔn)，其中男26例，女12例；年齡23～58歲，平均（36.5±10.9）歲；左膝7例，右膝31例；平均體質(zhì)量指數(shù)為28.6 kg/m2。

1.2儀器與方法采用Siemens Avanto 1.5 T MRI掃描儀，膝關(guān)節(jié)8通道相控陣專用線圈，患者仰臥位足先進(jìn)。使用水激勵(lì)脂肪抑制技術(shù)的3D-SPACE和3D-True FISP序列，矢狀位掃描，參數(shù)：3D-SPACE，TR可變，TE 39 ms，F(xiàn)OV 160 mm×160 mm，矩陣320×320，回波鏈139；3D-True FISP，TR 11.4 ms，TE 5.1 ms，F(xiàn)OV 160 mm×160 mm，矩陣320×320，回波鏈1。3D數(shù)據(jù)重建，層厚1 mm，層距1.2 mm。

1.3關(guān)節(jié)鏡評(píng)估方法本研究以關(guān)節(jié)鏡測(cè)量的缺損軟骨面積為金標(biāo)準(zhǔn)，術(shù)中首先對(duì)缺損區(qū)周圍松動(dòng)、裂隙的軟骨進(jìn)行清理，以缺損邊緣穩(wěn)定的軟骨為界進(jìn)行軟骨缺損面積的測(cè)量，采用可伸縮裝置（美國(guó)Smith&Nephew公司）實(shí)施二維測(cè)量。關(guān)節(jié)鏡診斷分級(jí)采用改良Outerbridge分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［6］：0級(jí)，正常軟骨；Ⅰ級(jí)，軟骨變軟或局部腫脹；Ⅱ級(jí)，軟骨表面纖維化輕，軟骨缺損厚度＜50%；Ⅲ級(jí)，軟骨表面纖維化重，軟骨缺損厚度50%～＜100%；Ⅳ級(jí)，軟骨完全缺損、軟骨下骨性關(guān)節(jié)面外露。

1.4 MRI評(píng)價(jià)方法

1.4.1客觀評(píng)價(jià)MRI測(cè)量方法：圖像導(dǎo)入工作站，由2位高年資影像科醫(yī)師采用雙盲法分別對(duì)3D-SPACE、3D-True FISP序列原始薄層影像行多角度多方位變換，找出能夠準(zhǔn)確測(cè)量缺損軟骨面的角度進(jìn)行缺損面積的測(cè)量，同時(shí)記錄缺損軟骨數(shù)量。對(duì)于關(guān)節(jié)鏡評(píng)級(jí)為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)軟骨在MRI上顯示厚度相對(duì)變薄即認(rèn)為軟骨缺損，取2位測(cè)量者的數(shù)據(jù)平均值作為最終結(jié)果。

1.4.2主觀評(píng)價(jià)2位放射科醫(yī)師采用雙盲法對(duì)已取得關(guān)節(jié)鏡診斷分級(jí)的52處軟骨缺損部位MRI圖像進(jìn)行2種序列質(zhì)量評(píng)分。評(píng)分從區(qū)分鄰近結(jié)構(gòu)、模糊程度、信號(hào)的均勻一致、部分容積效應(yīng)的影響進(jìn)行。無法顯示為1分，顯示不清為2分，顯示較清為3分，顯示清晰為4分。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。計(jì)量資料以x±s表示。采用方差分析評(píng)估2種序列圖像與關(guān)節(jié)鏡測(cè)量結(jié)果之間的相關(guān)性，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩兩之間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平均取雙側(cè)α=0.05。兩者間一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa值≥0.75，表示一致性好。

2　結(jié)果

2位醫(yī)師關(guān)于圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)Kappa值為0.80（P=0.000）；入選患者膝關(guān)節(jié)各處缺損軟骨測(cè)量的客觀評(píng)價(jià)Kappa值為0.77（P=0.012），一致性好。

MRI測(cè)量與膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)之間的平均間隔時(shí)間為（2.1±3.7）個(gè)月。關(guān)節(jié)鏡發(fā)現(xiàn)軟骨缺損52處，平均每膝的軟骨缺損面積為（2.419±0.861）cm2；客觀評(píng)價(jià)結(jié)果：3D-SPACE序列發(fā)現(xiàn)軟骨缺損52處，平均每膝的軟骨缺損面積為（2.337±0.868）cm2；3D-True FISP序列發(fā)現(xiàn)軟骨缺損48處，平均每膝的軟骨缺損面積為（1.423±0.560）cm2（表1）。3D-SPACE與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.852）；3D-True FISP與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000）；3D-SPACE序列較3D-True FISP序列在軟骨缺損面積測(cè)量上具有優(yōu)勢(shì)（P=0.000）（圖1），兩者在發(fā)現(xiàn)損傷軟骨數(shù)量上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.270）。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果：3D-SPACE較3D-True FISP序列在軟骨缺損的顯示上評(píng)分更高，評(píng)分分別為（3.423±0.572）分和（2.692±0.919）分，雙側(cè)t檢驗(yàn)結(jié)果t=- 4.491，P=0.000。

表1客觀評(píng)價(jià)2種序列對(duì)軟骨缺損面積的測(cè)量

3　討論

膝關(guān)節(jié)軟骨損傷是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的重要原因［7-8］，軟骨缺損面積的早期評(píng)估是決定治療方法和預(yù)后判斷的重要因素［9］。目前，關(guān)節(jié)鏡在關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，通過關(guān)節(jié)鏡進(jìn)行關(guān)節(jié)軟骨缺損的評(píng)估和測(cè)量，對(duì)臨床實(shí)踐具有決定性指導(dǎo)意義。但由于關(guān)節(jié)鏡具有損傷性，對(duì)操作者技術(shù)要求較高，仍有較大局限性。MRI在關(guān)節(jié)軟骨損傷及退變疾病診斷已廣泛應(yīng)用，但對(duì)關(guān)節(jié)缺損面積測(cè)量所選用掃描序列的對(duì)比研究報(bào)道較少，因此，本研究擬對(duì)2種3D序列評(píng)估膝關(guān)節(jié)軟骨缺損面積的準(zhǔn)確性進(jìn)行比較。

3D-SPACE序列是一種較新的TSE序列，是由于聚焦脈沖多為較小角度，射頻吸收值小，能有效減少T2衰減引起的影像模糊效應(yīng)［3］，因此3D-SPACE序列圖像顯示質(zhì)量更高；3D-SPACE序列不僅能降低聚焦脈沖角度，還可通過靈活的方式增加信號(hào)平均次數(shù)，提高圖像的SNR。本研究中3D-SPACE序列與3DTrue FISP序列都使用GRAPPA技術(shù)，使聚焦脈沖的數(shù)量減少，從而能較快采集整個(gè)K空間［9］。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者已將該序列用于顱神經(jīng)、腦脊液、胰膽管、踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)等方面的運(yùn)用，均取得較高評(píng)價(jià)［9-15］。

本研究中2種3D序列采用無間隔掃描減少了容積偽影，提高了對(duì)微小病變的顯示效果，且3D數(shù)據(jù)可任意方向和層厚進(jìn)行重建，更利于全方位對(duì)軟骨的損傷情況作出判斷。3D-SPACE對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的三層結(jié)構(gòu)分界清晰，對(duì)多數(shù)軟骨損傷顯示明顯優(yōu)于3D-True FISP，因此術(shù)前評(píng)估軟骨缺損面積與關(guān)節(jié)鏡測(cè)量值具有一致性。3D-True FISP評(píng)估軟骨缺損面積與關(guān)節(jié)鏡測(cè)量存在差異，原因主要是其無法分清軟骨三層結(jié)構(gòu)，對(duì)Ⅱ級(jí)缺損顯示欠佳，關(guān)節(jié)軟骨缺損周圍常常存在裂隙、變性或剝脫區(qū)，這些損傷難以在3D-True FISP序列圖像中確切顯示，其主要原因是3D-True FISP序列在細(xì)節(jié)分辨力和軟骨對(duì)比的顯示上不如3D-SPACE序列。

綜上所述，3D-SPACE序列較3D-True FISP序列測(cè)量膝關(guān)節(jié)軟骨缺損面積具有一定優(yōu)勢(shì)，能更好地顯示膝關(guān)節(jié)軟骨，特別是損傷軟骨細(xì)微結(jié)構(gòu)，因此是關(guān)節(jié)鏡術(shù)前評(píng)估軟骨缺損面積較好的MRI序列。本研究局限：樣本量相對(duì)較少，仍需進(jìn)一步大樣本研究和驗(yàn)證；未對(duì)2種序列的不同參數(shù)間成像差異進(jìn)行比較；未對(duì)2種序列的掃描時(shí)間進(jìn)行比較。

圖1　男，60歲，內(nèi)側(cè)股骨髁軟骨缺損　圖1a～1f分別為3D-SPACE矢狀位、3D-SPACE冠狀位、3D-SPACE序列缺損面軸位、3D-True FISP矢狀位、3D-True FISP冠狀位和3D-True FISP缺損面軸位重建圖像。3D-SPACE軟骨缺損面（黑箭）顯示明顯優(yōu)于3D-True FISP（白箭），特別是損傷軟骨細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示

［參考文獻(xiàn)］

［1］Friedrich KM，Reiter G，Kaiser B，et al. High-resolution cartilage imaging of the knee at 3T：basic evalustion of modern isotropic 3D MR-sequences［J］. Eur J Radiol，2011，78：398-405.

［2］宗敏，馮陽，鄒月芬，等. 3.0 T MR SPACE序列與傳統(tǒng)關(guān)節(jié)軟骨三維成像序列比較研究［J］.臨床放射學(xué)雜志，2010，20（4）：486-489.

［3］孫巖，吳雪，謝萍，等.磁共振3D-SPACE、3D-True FISP、2D-FSEPD序列膝關(guān)節(jié)軟骨成像的比較研究［J］．實(shí)用放射學(xué)雜志，2015，31（1）：131-135.

［4］Schaefer FK，Kurz B，Schaefer PJ，et al. Accuracy and precision in the detection of articular cartilage lesions using magnetic resonance imaging at 1.5 Tesla in an in viteo study with orthopedic and histopathologic correlation［J］. Acta Radiol，2007，48：1131-1137.

［5］Ciccotti MC，Kraeutler MJ，Austin LS，et al. The prevalence of articular cartilage changes in the kenn joint in patients undergoing arthroscopy for meniscal pathology［J］. Arthroscopy，2012，28：1437-1444.

［6］Noyes FR，Stabler CL. A system for grading articular cartilage lesions at arthroscopy［J］. Am J Sports Med，1989，17：505-513.

［7］Drawer S，F(xiàn)uller CW. Propensity for osteoarthritis and lower limb joint pain in retired professional soccer players［J］. Br J Sports Med，2001，35：402-408.

［8］Flanigan DC，Harris JD，Brockmeier PM，et al. The effects of lesion size and location on subchondral bone contact in experimental knee articular cartilage defects in a bovine model［J］. Arthroscopy，2010，26：1655-1661.

［9］王立振，陳健湘，張?jiān)?，? 3D-WATSc序列在膝關(guān)節(jié)軟骨病損診斷中的價(jià)值［J］.臨床放射學(xué)雜志，2012，31（7）：1003-1006.

［10］孫巖，莊啟湘，陳浩，等. 3D-SPACE序列磁共振胰膽管顯影診斷膽囊及膽總管結(jié)石［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)雜志，2015，31 （8）：91-95.

［11］鄒金梅，張禮榮，張建. SPACE序列定量分析交通性腦積水腦室分流前后腦脊液體積［J］.中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志，2015，13（2）：119-121.

［12］詹浩輝，楊靜，許秋霞，等. MRI 3D-SPACE序列對(duì)腦脊液鼻漏的診斷價(jià)值［J］.中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志，2015，13（2）：186-187.

［13］夏佳林，萬仁志，陳建新，等. 1.5 T磁共振3D-SPACE序列與3DTSERT序列在MRCP成像中的應(yīng)用對(duì)比［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（2）：83-85.

［14］杜春華，吳飛云，祝因蘇，等.磁共振3D-SPACE序列與3D-CISS序列對(duì)Ⅴ～Ⅷ顱神經(jīng)成像的對(duì)照性研究［J］.臨床放射學(xué)雜志，2012，31（12）：1699-1702.

［15］陳文萍，宗敏，陳其春，等.磁共振3D-TSE（SPACE）序列在評(píng)估健康受試者踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究［J］.實(shí)用放射學(xué)雜志，2012，28（4）：580-584.

Comparative study of MR 3D-SPACE，3D-True FISP sequences at measuring defect area in articular cartilage of knee

CHEN Hao，SUN Yan，QIN Wei，HU Dan，HAO Yuefeng，LIU Kefu，ZHUANG Qixiang，ZHENG Zhiyong.

Department of Radiolo-gy，the Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University，Suzhou，215008，China.

［Abstract］Objective：To assess the accuracy of defect area in articular cartilage of knee by comparing results from the 3D-SPACE sequence and the 3D-True FISP sequence. Methods：A 1.5 T MRI system was used to perform a study of 38 patients，and lesion visualization of articular cartilage of knee joint was compared. Measurement results of defect area in articular cartilage of knee（52 lesions）by 3D-SPACE sequence and 3D-True FISP sequence was compared with the measurement results by arthroscopy. Results：The average size of defective articular cartilage of knee joint in 3D-SPACE sequence was （2.337±0.868）cm2，and in 3D-True FISP sequence was（1.423±0.560）cm2. 3D-SPACE sequence were significantly higher than with the 3D-True FISP sequence（P＜0.05）in visualization of articular cartilage of knee joint，also in assessing the accuracy of defect area. Conclusion：For the depiction of articular cartilage of knee，the 3D-SPACE sequence is superior to the 3D-CISS sequence，also in assessing the accuracy of defect area in articular cartilage of knee.

［Key words］Magnetic resonance imaging；Kneejoint；Cartilage，articular；3D-SPACE；3D-True FISP

收稿日期（2015-08-08）

［通信作者］孫巖，E-mail：zizixiaoshanshi@sina.com。

［基金項(xiàng)目］蘇州市臨床重點(diǎn)病種診療技術(shù)專項(xiàng)項(xiàng)目（LCZX2013 10）。

DOI：10.3969/j.issn.1672-0512.2016.03.016