先天性脊柱側(cè)彎矯治術(shù)前全脊柱三維磁共振成像的價(jià)值

劉琴， 王秋霞， 萬(wàn)常華， 彭莉， 馮定義

·影像技術(shù)學(xué)·

先天性脊柱側(cè)彎矯治術(shù)前全脊柱三維磁共振成像的價(jià)值

劉琴， 王秋霞， 萬(wàn)常華， 彭莉， 馮定義

目的：探討全脊柱三維(3D)MRI在先天性脊柱側(cè)彎(CS)矯治術(shù)前的診斷及評(píng)估價(jià)值。方法：對(duì)31例CS患者進(jìn)行常規(guī)2D MRI及3D MRI掃描，并將3D MRI圖像采用主機(jī)自帶Composing無(wú)縫拼接軟件拼接成全脊柱圖像。由2名副高以上職稱的放射科醫(yī)師采用5分法對(duì)2組圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)分，并測(cè)量2組圖像主彎Cobb角，記錄測(cè)量時(shí)間。結(jié)果：3D MRI圖像質(zhì)量評(píng)分[(4.79±0.41)分)]顯著高于2D MRI[(4.40±0.66)分]，且兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=3.46，P=0.00<0.05)；2D、3D MRI圖像的主彎Cobb角分別為(44.29°±16.03°)和(44.56°±15.63°)，兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.91，P=0.37>0.05)；3D MRI圖像Cobb角測(cè)量所耗時(shí)間[(34.79±15.57)s]短于2D MRI[(43.44±16.98)s]，且兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=6.69，P=0.00<0.05)。結(jié)論：全脊柱3D MRI無(wú)縫拼接技術(shù)所得圖像質(zhì)量高，測(cè)量效率高，可替代常規(guī)2D MRI進(jìn)行CS矯治術(shù)前的診斷及評(píng)估。

先天性脊柱側(cè)彎； 磁共振成像； 成像,三維; 無(wú)縫拼接技術(shù)； Cobb角

先天性脊柱側(cè)彎(congenital scoliosis，CS)為特定的先天性椎體異常而引起的脊柱側(cè)凸，其形成的彎曲易于進(jìn)展，且由于患者有較長(zhǎng)的生長(zhǎng)期，常導(dǎo)致嚴(yán)重的畸形且難以矯正[1]。MRI的軟組織分辨力高，對(duì)脊柱及脊髓成像具有明顯優(yōu)勢(shì)，是CS矯治術(shù)前最佳的影像檢查手段之一[2-5]。然而，CS患者進(jìn)行常規(guī)二維(2D)MRI掃描時(shí)，因受脊柱側(cè)凸或復(fù)雜彎曲的影響，難以獲得診斷CS必需的全脊柱影像，不利于后期相關(guān)曲度指標(biāo)的測(cè)定及手術(shù)治療。本研究旨在探討近年來(lái)逐步發(fā)展應(yīng)用的三維(3D)MRI及脊柱無(wú)縫拼接技術(shù)在CS術(shù)前病情評(píng)估中的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)。

材料與方法

1.研究對(duì)象

搜集我院2013年3月-2016年6月經(jīng)確診的31例CS患者的臨床及影像資料。31例患者中，男8例，女23例，年齡11歲～29歲；所有患者均無(wú)手術(shù)禁忌癥及MRI檢查禁忌癥，且確診后均行CS矯治手術(shù)。

2.檢查方法

采用Siemens Skyra 3.0T磁共振掃描儀，Tim線圈?；颊哳^先進(jìn)，仰臥位，雙手按標(biāo)準(zhǔn)解剖位放置于身體兩側(cè)。掃描范圍從枕骨大孔至骶椎。

圖1 男，19歲，CS。2D MRI掃描所得分段脊柱圖像，脊髓未在同一層面顯示，難以拼接成全脊柱圖。a) 頸胸段冠狀面TSE TIRM圖； b) 胸腰段冠狀面TSE TIRM圖； c) 頸胸段矢狀面TSE T2WI圖； d) 胸腰段矢狀面TSE T2WI圖。

常規(guī)2D MRI掃描：①矢狀面快速自旋回波(TSE) T1WI (TR 500 ms，TE 10 ms，層厚3～4 mm，層間隔0～0.5 mm)；②矢狀面TSE T2WI (TR 2200 ms，TE 120 ms，層厚3～4 mm，層間隔0～0.5 mm)；③冠狀面TSE快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)(turbo inversion recovery magnitude，TIRM)技術(shù)(TR 2600 ms，TE 42 ms，層厚3～4 mm，層間隔0～0.5 mm)；④橫軸面抑脂TSE T2WI (TR 4200 ms，TE 120 ms，層厚3～5 mm，層間隔0.5～1.0 mm)。

3D MRI掃描：①冠狀面容積內(nèi)插體部檢查(volume interpolated body examination，VIBE)、Dixon脂肪抑制技術(shù)(TR 5.50 ms，TE 2.46 ms，層厚1.2 mm，層間隔0 mm)；②冠狀面可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波序列(sampling perfection with application optimized contrasts by using different flip angle evolutions，SPACE) T2WI (TR 2000 ms，TE 99 ms，層厚1.2 mm，層間隔0 mm)；③冠狀面SPACE TIRM T2WI (TR 3000 ms，TE 220 ms，層厚1.2 mm，層間隔0 mm)。

3D MRI掃描序列所得原始圖像均采用西門子主機(jī)自帶的Composing軟件拼接成全脊柱像，再將拼接后的圖像分別進(jìn)行矢狀面、冠狀面曲面重組(層厚3 mm，層間隔0 mm)，得到最終曲面拼接的全脊柱圖像。

3.評(píng)價(jià)指標(biāo)

采用5分法分別對(duì)2D、3D圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判。評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：5分為圖像質(zhì)量非常滿意，成像清晰，無(wú)偽影，椎體及脊髓顯示完整、連續(xù)，易于診斷；4分為質(zhì)量滿意，成像清晰，有輕微偽影但不影響診斷，椎體及脊髓顯示完整；3分為質(zhì)量比較滿意，部分圖像欠清晰，有輕微偽影但尚可診斷，椎體及脊髓主要節(jié)段顯示尚可；2分為質(zhì)量一般，部分圖像欠清晰且有偽影，較難診斷；1分為質(zhì)量差，大多數(shù)圖像偽影重，無(wú)法診斷。

測(cè)量2D、3D圖像的主彎Cobb角，以評(píng)估圖像的診斷精確度，同時(shí)記錄測(cè)量所需時(shí)間，以評(píng)價(jià)兩種掃描序列的診斷效率。圖像質(zhì)量評(píng)分、Cobb角測(cè)量均由2名副高以上職稱的放射科醫(yī)師分別在不同時(shí)間內(nèi)使用PACS系統(tǒng)完成，2名醫(yī)師均在初次測(cè)量后1周再進(jìn)行第2次測(cè)量，記錄2名醫(yī)師每次測(cè)量Cobb角所需的時(shí)間。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。2名醫(yī)師診斷意見(jiàn)的一致性分析采用Kappa檢驗(yàn)(Kappa≥0.75為一致性好，Kappa<0.4為一致性欠佳)；2D、3D圖像質(zhì)量評(píng)分比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；2組圖像主彎Cobb角測(cè)量結(jié)果比較采用成組t檢驗(yàn)；2組圖像主彎Cobb角測(cè)量時(shí)間經(jīng)檢驗(yàn)不符合正態(tài)分布，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)進(jìn)行比較分析，P<0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像質(zhì)量評(píng)分

2D、3D MRI掃描序列所得圖像分別如圖1、2所示。2名醫(yī)師對(duì)2D MRI圖像質(zhì)量的評(píng)分分別為(4.35±0.71)和(4.45±0.62)分，經(jīng)Kappa檢驗(yàn)，兩者一致性好(Kappa=0.83，P=0.00<0.05)；2名醫(yī)師對(duì)3D MRI圖像質(zhì)量的評(píng)分分別為(4.81±0.40)和(4.77±0.43)分，經(jīng)Kappa檢驗(yàn)，兩者一致性好(Kappa=0.90，P=0.00<0.05)。2D、3D MRI圖像質(zhì)量最終評(píng)分分別為(4.40±0.66)和(4.79±0.41)分，經(jīng)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=3.46，P=0.00<0.05，表1)。

圖2 男，19歲，CS。3D MRI掃描，經(jīng)曲面拼接重組后的全脊柱圖。a) 拼接后冠狀面曲面重組圖(SPACE TIRM T2WI)； b) 拼接后矢狀面曲面重組圖(SPACE TIRM T2WI)。

表1 2組圖像質(zhì)量評(píng)分的比較

2.Cobb角測(cè)量結(jié)果比較

經(jīng)測(cè)量，2D、3D MRI圖像的主彎Cobb角分別為(44.29°±16.03°)和(44.56°±15.63°)，兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.91，P=0.37>0.05)。

3.Cobb角測(cè)量所耗時(shí)間比較

測(cè)量2D、3D MRI圖像Cobb角所耗時(shí)間分別為(43.44±16.98)和(34.79±15.57)s，經(jīng)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=6.69，P=0.00<0.05)。

討 論

隨著年齡的增長(zhǎng)，CS患者的全身骨骼一直處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，側(cè)彎嚴(yán)重程度亦會(huì)有所不同，因此，需要頻繁的隨訪、檢查以追蹤患者病情的變化，如典型側(cè)彎患兒需間隔4～6個(gè)月進(jìn)行評(píng)估，而從生長(zhǎng)發(fā)育迅速時(shí)期到骨骼成熟階段則更為頻繁[6]。常規(guī)檢查有X線平片、CT和MRI。X線平片具有一定輻射性，且成像效果較差[7]，現(xiàn)已逐漸淘汰[6]；CT檢查成像效果較X線平片好，但其輻射量更大[8]，如此頻繁的檢查所產(chǎn)生的累計(jì)輻射量不可小覷，患者、家屬難以接受；MRI檢查因其無(wú)輻射性、無(wú)創(chuàng)性，成為CS患者易于接受的檢查手段，另外，MRI具有較高的軟組織分辨力和多方位成像特點(diǎn)，可清晰顯示椎體、椎管、脊髓及周圍韌帶等解剖結(jié)構(gòu)及病變[9]，如脊髓狹窄、椎體畸形、骨質(zhì)破壞、軟組織水腫等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于脊柱病變的診療中。

脊柱常規(guī)2D MRI檢查采用TSE序列，TSE自1986提出以來(lái)，已成為MRI檢查中必不可少的序列。TSE可分段、分層顯示脊柱解剖結(jié)構(gòu)，但受脊柱側(cè)凸或復(fù)雜彎曲的影響，脊柱和脊髓難以完整顯示在一個(gè)平面內(nèi)，所得脊柱分段圖像難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接；另外，由于TSE序列的回波鏈不能太長(zhǎng)(否則T2衰減帶來(lái)的模糊效應(yīng)會(huì)非常嚴(yán)重)，射頻能量吸收率高，其采集效率相對(duì)有限。SPACE通過(guò)在回聚脈沖中使用可變翻轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)，成功解決上述TSE采集效率受限的難題；另外，相對(duì)于2D TSE成像，3D SPACE成像具有以下明顯優(yōu)勢(shì)[10]：采用超長(zhǎng)回波鏈，為并行采集和K空間重排提供更大自由度；成像速度快，節(jié)約掃描時(shí)間，患者更易配合完成檢查；激發(fā)的信號(hào)區(qū)域大，信號(hào)強(qiáng)度極高，其信噪比足以支持所有維度的高分辨力成像，可獲得真正的高分辨力圖像。本研究結(jié)果顯示，3D MRI圖像質(zhì)量評(píng)分顯著高于2D MRI，說(shuō)明3D MRI所得圖像質(zhì)量更高，更能滿足臨床診斷需求。此外，SPACE序列一般提供各向同性的分辨率，不僅減輕部分容積效應(yīng)，而且支持任意平面重建，因此可對(duì)脊柱掃描圖像進(jìn)行無(wú)縫拼接，獲得完美拼接的脊柱全長(zhǎng)3D圖像(同時(shí)可進(jìn)行多角度旋轉(zhuǎn)測(cè)量)。本研究結(jié)果顯示，3D MRI與2D MRI主彎Cobb角測(cè)量結(jié)果無(wú)顯著性差異，且前者Cobb角測(cè)量耗時(shí)顯著短于后者，提示3D MRI可獲得可靠的Cobb角測(cè)量結(jié)果，且測(cè)量較2D MRI更快速便捷。

3D MRI圖像可重組成冠狀面、矢狀面和橫軸面測(cè)量圖，從而獲得無(wú)縫拼接的脊柱全長(zhǎng)3D圖像，對(duì)后者進(jìn)行任意方向的旋轉(zhuǎn)評(píng)估，可準(zhǔn)確、快速獲得Cobb角測(cè)量結(jié)果。綜上，CS矯治術(shù)前全脊柱3D MRI為CS的診斷及術(shù)前評(píng)估提供了更多視角和極大的便利，可替代傳統(tǒng)2D MRI檢查。

[1] 謝兆林.先天性脊柱側(cè)凸病因?qū)W研究進(jìn)展[J].中外健康文摘，2013，10(4)：211.

[2] Faizah MZ，Ng KL，Te BC，et al.Association of Cobb angle progression and neuraxial abnormality on MRI in asymptomatic Adolescent Idiopathic Scoliosis[J].Med J Malaysia，2016，71(3):122-125.

[3] Kim H，Kim HS，Moon ES，et al.Scoliosis imaging:what radiologists should know[J].Radiographics，2010，30(7)：1823-1842.

[4] Kosuke Takimura，Tetsuya Ohara，Taizushi.Postoperative change of cervical disc MRI images in patients with adolescent idiopathic scoliosis[J].J Spine Research Official Journal of the Japanese Society for Spine Surgery & Related Research，2015，6(4)：849-853.

[5] 田傳帥，辛小燕，楊獻(xiàn)峰，等.全脊柱MR成像對(duì)脊柱側(cè)彎的術(shù)前診斷價(jià)值[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2012，22(9)：1522-1524.

[6] 李志鯤，江遠(yuǎn)亮，李超，等.全脊柱核磁共振成像法評(píng)估青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸的可行性研究[J].中國(guó)骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2015，30(1)：48-50.

[7] 馬偉偉，陳增愛(ài)，戈欣.CR全脊柱攝影技術(shù)在脊柱側(cè)彎中的應(yīng)用[J].放射學(xué)實(shí)踐，2011，26(1)：107-108.

[8] 高軍，于彤，彭蕓，等.兒童神經(jīng)纖維瘤病Ⅰ型致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不良性脊柱側(cè)凸的CT表現(xiàn)[J].放射學(xué)實(shí)踐，2013，28(9)：924-927.

[9] 李曉青，張瓊，文明，等.GE Signa HDxt 3.0T磁共振全脊柱成像技術(shù)及臨床應(yīng)用研究[J].醫(yī)療裝備，2016，29(4)：18-19.

[10] 李國(guó)斌，張衛(wèi)軍.三維快速自旋回波成像技術(shù)——SPACE[J].磁共振成像，2010，1(4)：295-298.

Value of whole spine three-dimensional MRI before congenital scoliosis corrective surgery

LIU Qin，WANG Qiu-xia，WAN Chang-hua，et al.

Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430000，China

Objective:To investigate the diagnostic value of whole spine three-dimensional (3D) magnetic resonance imaging (MRI) before congenital scoliosis (CS) corrective surgery.Methods:Thirty-one CS patients were collected.All subjects underwent both 2D and 3D MRI of the spine before the corrective surgery.Then 3D MR images were seamless spliced to the whole spine images using the built-in software "Composing".All images were evaluated and scored by two well-experienced radiologists,using a five-point scale.In addition,the major curve Cobb angles were measured,and the measuring time was recorded.Results:The quality score of 3D MR sequence was (4.79±0.41),which is significantly higher than that of 2D MR sequence [(4.40±0.66);Z=3.46,P<0.05].There was no significant difference in the measured value of Cobb angle between two groups [(44.29°±16.03°) versus (44.56°±15.63°)].The average measuring time of Cobb angles was (34.79±15.57)s with 3D MR sequence and (43.44±16.98)s with 2D MR sequence,with statistically significant difference (Z= 6.69,P<0.05).Conclusion:Whole spine 3D MRI with seamless splicing technology provides high quality images,increases measuring efficiency of related Cobb angles;thus it could be valuable for the comprehensive evaluation before CS corrective surgery,instead of the conventional 2D MR sequence.

Congenital scoliosis; Magnetic resonance imaging; Imaging,three-dimensional; Seamless splicing technology; Cobb angle

430030 武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科

劉琴(1987-)，女，湖南邵東人，技師，主要從事臨床放射技術(shù)工作。

馮定義，E-mail：154017633@qq.com

華中科技大學(xué)自主創(chuàng)新研究金資助“青年培育”項(xiàng)目(2013YQ013)

R682.1+3; R445.2

A

1000-0313(2017)02-0175-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.017

2016-07-06

2016-10-31)