磁共振小視野表面線圈在距骨軟骨損傷成像中的應(yīng)用

孫 巖，沈均康，郝躍峰，秦 衛(wèi)，徐吉雄，胡 丹，劉可夫

(1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院放射科，3.骨科，江蘇 蘇州 215008；2.蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，江蘇 蘇州 215004；4.無錫人民醫(yī)院放射科，江蘇 無錫 214023)

磁共振小視野表面線圈在距骨軟骨損傷成像中的應(yīng)用

孫 巖1，沈均康2，郝躍峰3，秦 衛(wèi)3，徐吉雄4*，胡 丹3，劉可夫1

(1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院放射科，3.骨科，江蘇 蘇州 215008；2.蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，江蘇 蘇州 215004；4.無錫人民醫(yī)院放射科，江蘇 無錫 214023)

目的 比較靴形線圈的質(zhì)子密度加權(quán)成像(2D-FSE-PD)、三維可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波序列(3D-SPACE)成像和小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列成像對距骨軟骨損傷成像的準(zhǔn)確率。方法 對 43例患者(45個(gè)踝關(guān)節(jié))采用靴形線圈行2D-FSE-PD和3D-SPACE序列掃描，然后更換為小FOV表面線圈行2D-FSE-PD成像。以關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，比較3種掃描方法顯示距骨軟骨損傷的符合率。結(jié)果 小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列的符合率為86.67%(39/45)，靴形線圈2D-FSE-PD序列的符合率為60.00%(27/45)，靴形線圈3D-SPACE序列的符合率為68.89%(31/45)。小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列的符合率高于靴形線圈3D-SPACE序列(χ2=4.114，P=0.002)和2D-FSE-PD序列(χ2=8.182，P<0.001)，而靴形線圈3D-SPACE序列的符合率與2D-FSE-PD序列的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.776，P=0.125)。結(jié)論 與靴形線圈的2D-FSE-PD與3D-SPACE序列相比，小FOV表面線圈2D-FSE-PD成像能更好地顯示距骨軟骨損傷。

磁共振成像；射頻線圈；軟骨損傷；距骨

踝關(guān)節(jié)軟骨損傷常見于外傷及長期反復(fù)關(guān)節(jié)輕度受損者，損傷以距骨上關(guān)節(jié)面軟骨較為常見。穩(wěn)定的軟骨損傷常采用保守治療，而不穩(wěn)定才者更傾向于外科關(guān)節(jié)鏡手術(shù)。如果損傷被低估會明顯增加骨性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)、降低生活質(zhì)量[1]。治療方式的選擇與多種因素相關(guān)，其中最關(guān)鍵的是對軟骨的完整性及損傷程度的準(zhǔn)確判斷。踝關(guān)節(jié)鏡是判斷軟骨損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，但為有創(chuàng)檢查，不易被接受。無創(chuàng)的常規(guī)MR檢查較為常用，但由于此處軟骨結(jié)構(gòu)細(xì)微、通常只有1～2 mm，難以清晰顯示。本研究采用1.5T MR、直徑4 cm小環(huán)形表面極化線圈，顯示踝軟骨微小損傷，并與靴形線圈進(jìn)行比較，旨在探討小表面線圈在距骨關(guān)節(jié)面軟骨損傷中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2015年1月—2016年6月間在本院接受MR檢查后計(jì)劃行關(guān)節(jié)鏡的踝關(guān)節(jié)距骨上關(guān)節(jié)面軟骨損傷的43例患者(45個(gè)踝關(guān)節(jié))，男23例，女20例，年齡14～63歲，平均(39.3±14.2)歲，其中單側(cè)踝關(guān)節(jié)41例、雙側(cè)2例?；颊哕浌菗p傷診斷以臨床關(guān)節(jié)鏡手術(shù)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①靴形線圈的常規(guī)MRI圖像上發(fā)現(xiàn)軟骨損傷或疑似軟骨損傷病變；②均采用靴形線圈行2D-FSE-PD及3D-SPACE序列掃描；③軟骨損傷部位均應(yīng)用4 cm直徑小線圈行小FOV的2D-FSE-PD再次掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)R掃描過程中配合度不佳、影像存在運(yùn)動偽影明顯無法明確觀察者；②MR掃描后至接受踝關(guān)節(jié)鏡的時(shí)間間隔超過180天。所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Avanto 1.5T MR掃描儀。受檢者雙上肢置于身體兩側(cè)，受檢踝關(guān)節(jié)置于踝關(guān)節(jié)專用線圈中，采取仰臥位、足先進(jìn)的掃描方式。首先使用踝關(guān)節(jié)8通道相控陣靴形線圈行二維FSE質(zhì)子密度加權(quán)像(2D-fast-spin-echo-proto-density， 2D-FSE-PD)及三維可變翻轉(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)序列掃描，然后使用4 cm直徑環(huán)形小視野表面極化線圈行小FOV的2D-FSE-PD掃描。進(jìn)行掃描時(shí)將小線圈用束帶固定于受損部位附近。掃描序列及參數(shù)：①專用靴形線圈常規(guī)MR掃描，冠狀位頻率選擇飽和法脂肪抑制2D-FSE-PD序列，TR 2 140 ms， TE 22 ms，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，層厚3 mm，矩陣320×224；②冠狀位頻率選擇飽和法脂肪抑制3D-SPACE序列，TR 1 200 ms，TE 33 ms, FOV 160 mm×160 mm,層厚 0.60 mm，矩陣 256×256；③環(huán)形4 cm直徑表面極化線圈,冠狀位2D-FSE-PD序列，F(xiàn)OV 100 mm×100 mm，余掃描參數(shù)與靴形線圈2D-FSE-PD序列相同。

1.3 圖像分析 由2名資深放射科醫(yī)師按照以下標(biāo)準(zhǔn)步驟進(jìn)行分析，對有問題處軟骨損傷進(jìn)行分級，并協(xié)商獲得一致意見。MR分級采用Berndt & Harty標(biāo)準(zhǔn)：0級，正常軟骨；1級，軟骨下骨壓縮、骨髓水腫；2A級，軟骨下出現(xiàn)囊樣液化水腫；2B級，可見未完全分離的軟骨碎片；3級，軟骨碎片無移位，周圍伴液化水腫；4級，可見游離軟骨碎片。關(guān)節(jié)鏡分級標(biāo)準(zhǔn)：A級，軟骨表面光滑完整柔軟可觸及；B級，軟骨表面粗糙不光滑；C級，軟骨纖維化或存在裂隙；D級，有片狀物或軟骨下骨暴露；E級，軟骨變形有未位移的碎片；F級，有移位的軟骨碎片。MR與關(guān)節(jié)鏡間對應(yīng)關(guān)系：MR 1級對應(yīng)關(guān)節(jié)鏡A級，2A對應(yīng)B和C級，2B對應(yīng)D級，3級對應(yīng)E級，4級對應(yīng)F級。以關(guān)節(jié)鏡結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，比較3種掃描方法顯示距骨軟骨損傷的符合率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)表示，以關(guān)節(jié)鏡結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算使用小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列與靴形線圈的2D-FSE-PD、3D-SPACE序列圖像的診斷符合率，采用配對設(shè)計(jì)資料的χ2檢驗(yàn)，兩兩比較采用Bonferroni法調(diào)整檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P<0.017為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同方法顯示損傷軟骨情況與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果對比，小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列的符合率為86.67%(39/45)，靴形線圈2D-FSE-PD序列的符合率60.00%(27/45)，靴形線圈3D-SPACE序列的符合率68.89%(31/45)。小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列的符合率高于靴形線圈3D-SPACE序列(χ2=4.114，P=0.002)，和2D-FSE-PD序列(χ2=8.182，P<0.001)，而靴形線圈3D-SPACE序列的符合率與2D-FSE-PD序列的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.776，P=0.125)，見表1、圖1。

表1 距骨上軟骨的MRI評估結(jié)果與關(guān)節(jié)鏡分級對照(個(gè))

3 討論

踝關(guān)節(jié)損傷常規(guī)選擇質(zhì)子密度加權(quán)(proton density weighted imaging， PDWI)與T2WI的脂肪抑制序列，易于診斷軟組織損傷和骨損傷。PDWI更多地用于觀察軟骨情況，但對于覆蓋于骨表面的軟骨結(jié)構(gòu)診斷準(zhǔn)確率較低。本研究在靴形線圈上應(yīng)用PDWI序列觀察軟骨損傷，其診斷準(zhǔn)確率低于采用3D-SPACE序列和環(huán)形小視野表面線圈顯像，尤其是對細(xì)微軟骨層損傷分級的診斷能力更差，主要因此處軟骨結(jié)構(gòu)細(xì)微，在無足夠關(guān)節(jié)液做背景的條件下很難分辨，且常規(guī)MRI層厚較大，存在一定的容積效應(yīng)，無法行重建以多角度觀察軟骨結(jié)構(gòu)，因此很難準(zhǔn)確判斷軟骨損傷的具體情況。

3D-SPACE有別于傳統(tǒng)TSE序列，聚焦脈沖多為小角度，射頻吸收率低，時(shí)間信號曲線平緩，可有效地抑制T2衰減引起的模糊效應(yīng)。因?yàn)橛行У某上翊呕噶繒蚨虝r(shí)間內(nèi)多個(gè)聚焦脈沖的作用而不能充分恢復(fù)，使采集的回波信號幅度逐漸減弱，成像質(zhì)量變差，為避免此種現(xiàn)象，3D-SPACE序列的聚焦脈沖角度在采集過程中逐漸增大，與逐漸減少的磁化矢量達(dá)到互補(bǔ)的動態(tài)平衡，使回波信號幅度保持均勻一致，從而提高圖像的信噪比[2]。

3.0T MR上采用3D-SPACE序列顯示踝關(guān)節(jié)軟骨損傷的圖像分辨率滿意[3]。本研究采用1.5T MR儀，利用3D-SPACE序列對體液成分通常呈高亮信號、與軟骨對比度好的特點(diǎn)[4]，顯示軟骨損傷及軟骨下骨的水腫，并利用其層厚薄、多平面重建的優(yōu)勢，顯示軟骨細(xì)微結(jié)構(gòu)，與常規(guī)MRI比較診斷準(zhǔn)確率有一定的提高，與Notohamiprodjo等[5-7]認(rèn)為3D-SPACE序列可以較好地顯示踝關(guān)節(jié)復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)相一致。

圖1 患者男，41歲，右踝扭傷疼痛2個(gè)月，關(guān)節(jié)鏡分級為B級 A.常規(guī)2D-FSE-PD序列顯示距骨外側(cè)軟骨下骨水腫，骨髓信號改變，界限模糊(箭)，距骨上表面軟骨觀察困難，MR分級低估為1級； B.3D-SPACE序列顯示距骨外側(cè)軟骨下骨囊樣改變，界限較易分辨(箭)，可見表面軟骨，但形態(tài)邊界顯示欠佳，MR分級高估為2B級； C.環(huán)形小FOV表面極化線圈的2D-FSE-PD序列顯示距骨外側(cè)軟骨下骨出現(xiàn)囊樣液化水腫(箭)，邊界、形態(tài)清晰，完整顯示關(guān)節(jié)表面軟骨形態(tài)、界限清晰可辨，MR準(zhǔn)確分級為2A級

踝關(guān)節(jié)距骨上關(guān)節(jié)面的軟骨通常厚1～2 mm，且與脛骨遠(yuǎn)端表面的軟骨相接觸，在缺少足夠的關(guān)節(jié)液的情況下較難分辨，采用環(huán)形直徑4 cm小視野表面極化線圈行小FOV掃描,使軟骨呈低—高—低的3層結(jié)構(gòu)，明顯提高影像對比度[8]，本研究結(jié)果顯示其診斷符合率明顯優(yōu)于采用專用靴形線圈采集的3D-SPACE和2D-FSE-PD序列。小線圈可明顯提高軟骨結(jié)構(gòu)的MRI圖像質(zhì)量，可用于區(qū)分正常及損傷軟骨與軟骨下骨的界限，使交界面附近軟骨下骨水腫的高亮信號及液化灶的顯示更加清晰，尤其后者是判斷軟骨損傷是否穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，準(zhǔn)確判斷軟骨損傷程度對治療方式的選擇有指導(dǎo)意義。但由于小線圈可采集信號的有效范圍較小，通常只有線圈附近幾厘米的組織信號較好[9]，所以可先通過專用的靴形線圈采集的常規(guī)MRI影像對損傷位置進(jìn)行初步判斷，再將小線圈置于損傷軟骨組織較近的位置進(jìn)行小FOV掃描，對兩種線圈先后組合使用對損傷軟骨的定性準(zhǔn)確率最優(yōu)。

Cuttica等[10-11]研究顯示MRI圖像可對81%～83%的踝關(guān)節(jié)距骨上關(guān)節(jié)面軟骨損傷準(zhǔn)確分級，而Bae等[12]采用常規(guī)序列的研究結(jié)果為65.9%。造成研究結(jié)果差異的原因可能為所選擇的設(shè)備、序列以及參數(shù)不同或樣本量過少等，仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

本研究結(jié)果顯示小FOV表面線圈2D-FSE-PD序列較靴型線圈2D-FSE-PD及3D-SPACE序列顯示軟骨更優(yōu)，分析原因?yàn)椋孩倬€圈，小FOV線圈緊貼損傷部位并用束帶進(jìn)行捆綁固定，其直接接觸受損部位皮膚、距離更近，采集信號損失少，即可采集更多的有效成像信號。而靴型線圈雖然按照足踝的大體走行設(shè)計(jì)，但考慮到個(gè)體差異及通用性，一般均與損傷部位表面存在一定的間隔，其有效采集信號強(qiáng)度有所降低。②掃描參數(shù)：本組3種方法的成像參數(shù)中FOV、像素矩陣、掃描層厚均不同，使小FOV表面線圈2D-FSE-PD、靴型線圈3D-SPACE及2D-FSE-PD序列可分辨的最小體素分別為0.42、0.23、1.36 mm3，小FOV表面線圈可顯示的最小體素值居中，軟骨顯示卻最優(yōu)，提示小FOV表面線圈可高效地采集有效成像信號。。

本研究的局限性：①由于踝關(guān)節(jié)損傷患者接受關(guān)節(jié)鏡外科手術(shù)治療的意愿性較差，本研究樣本量較小，研究結(jié)果仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本證實(shí)；②因3D-SPACE序列影像上存在周圍組織結(jié)構(gòu)模糊，在小FOV的應(yīng)用效果較差[4]，本研究未采用小線圈行3D-SPACE序列掃描；③未對其他非專用的替代線圈與小線圈的成像效果進(jìn)行對比；④未研究不同參數(shù)及不同采集時(shí)間的2D-FSE-PD及3D-SPACE序列與小線圈成像質(zhì)量的差異；⑤僅用1.5T MR儀進(jìn)行研究，在更高場強(qiáng)MR(3.0T)上小線圈的應(yīng)用仍待在后續(xù)研究中進(jìn)一步探討。

綜上所述，采用小的環(huán)形極化線圈與專用靴形線圈行MRI可更好地顯示踝關(guān)節(jié)距骨上關(guān)節(jié)面軟骨損傷，但如果未配備小線圈，采用3D-SPACE序列亦有可能在一定程度上提高對損傷軟骨的診斷準(zhǔn)確性。

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Iterative reconstruction combined with low dose CT in diagnosis of lumbar intervertebral disc hernia

XIAOMengqiang,ZHANGMeng,LIUJinfeng*,ZHOUGuizhong,LEIMing,XUWangdong

(DepartmentofRadiology,GuangdongHospitalofTraditionalChineseMedicine,ZhuhaiHospital,Zhuhai519015,China)

Objective To explore the value of iteration algorithm (AIDR 3D) and filter-back projection (FBP) combined with CT low dose scanning in evaluation of lumbar intervertebral disc hernia. Methods Totally 150 patients with lumbar degenerative osteoarthropathy were randomly divided into A—E groups, with 30 cases in each group. Scanning parameters of A-D groups were 120 kV of tube voltage, and 100 mAs, 50 mAs, 30 mAs, as well as 20 mAs of tube current. While parameters of group E were 80 kV of tube voltage and 100 mAs of tube current. Each group was reconstructed with FBP and AIDR 3D, respectively, and their noises, SNRs and CNRs of groups were compared. And 3-point evaluation method was used to score the imaging, while score ≥2 were acceptable image quantity for clinical imaging. Results Under different radiation doses, AIDR 3D reconstruction images were superior to FBP in noise, SNR, CNR and display of intervertebral disc hernia. Under the same reconstruction technology, with the reduction of dose, noise increased， SNR and display of intervertebral disc hernia decreased. Except for slightly lower in AIDR 3D reconstruction with 50 mAs than that with 30 mAs, CNR decreased with the reduction of dose.Two reconstruction technologies under the same dose, image quality of reducing the tube current were better than that of lowering the tube voltage. Conclusion It is valuable of AIDR 3D combined with CT low dose scanning in evaluation on lumbar intervertebral disc hernia.

Tomography, X-ray computed; Intervertbral disk displacement; Radiation dosage

蘇州市臨床重點(diǎn)病種診療技術(shù)專項(xiàng)項(xiàng)目(LCZX201310)。

孫巖(1981—)，男，江蘇蘇州人，在讀碩士，主管技師。研究方向：磁共振新技術(shù)的應(yīng)用。E-mail: zizixiaoshanshi@sina.com

徐吉雄，無錫人民醫(yī)院放射科，214023。E-mail: 70854598@qq.com

2016-08-05

2016-12-16

R445.2; R681.3

A

1003-3289(2017)03-0454-04

10.13929/j.1003-3289.201608053