磁共振二维常规序列成像对膝关节软骨缺损的诊断价值

山东大学第二医院影像科(山东 济南 250033)庞国栋 邵广瑞

磁共振二维常规序列成像对膝关节软骨缺损的诊断价值

山东大学第二医院影像科(山东 济南 250033)
庞国栋 邵广瑞

目的 观察磁共振二维快速自旋回波(fast-spin-echo，FSE)序列对膝关节软骨缺损的显示及分级，利用更科学地统计学方法评价其诊断价值。材料与方法 行膝关节磁共振检查的患者中，顺序选取了40名有关节镜软骨评分的患者。三位经验丰富的放射科医师盲评40例膝关节FSE序列(T1/T2/质子密度)图像并对软骨缺损进行分级。以关节镜结果为标准，计算FSE序列对膝关节软骨缺损检出的敏感度、特异度、准确度。应用Kappa一致性检验分析FSE图像与关节镜评分的一致性，同时分析三位阅片者之间的评分一致性。结果 二维FSE序列对膝关节软骨缺损的检出有较高的敏感度、特异度和准确度分别为81%、85.4%和83.5%。FSE图像与关节镜评分结果相比，表现了中等到好的一致性，Kappa=0.557-0.676(P＜0.001)。各位阅片者两两间对膝关节软骨缺损的评分表现了很好的一致性，Kappa=0.672-0.718(P＜0.001)。结论 二维FSE序列对膝关节软骨显示良好，对软骨缺损分级有较高的诊断价值。同时，该序列对于软骨缺损评分具有较高的阅片者间一致性，更能体现此序列的诊断价值。

二维FSE序列；膝关节；关节软骨；关节镜

相对于关节镜，磁共振(MRI)检查可以更早的观察、评价关节软骨，且已经成为广泛接受的最好的无创评价方法[1，2]。通常应用的序列包括二维(two-dimensional,2D)脂肪抑制(fat-suppressed，fs)T1加权(T1-weighted imaging,T1WI)、T2WI及质子密度加权(protondensity,PDWI)快速自旋回波(fast spin-echo，FSE)，这是临床常规应用的观察关节软骨的序列；三维(3D)序列包括扰相梯度回波(spoiled gradient-recalled echo,SPGR)，平衡稳态自由进动(balanced steady-state free precession,b-SSFP)[2-7]等。

2D FSE序列是关节软骨检查的常规序列，也是最基础的序列，而国内文献关于此序列对关节软骨损伤的检出、软骨损伤程度的评价价值，数据相差很大，可靠性较差[8-10]。同时文献中对于此序列阅片者之间的一致性未见相关的统计学分析，因此研究结果并不严谨、完善。本研究将FSE常规检查序列对软骨缺损的评分与关节镜评分做对比，并分析阅片者间一致性，进一步规范探讨2D FSE图像显示关节软骨、评价软骨病变缺损程度的价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料 回顾2009年1月至2013年9月于我科行膝关节MRI检查的患者，从中顺序选取符合条件的研究对象：患者MRI序列包括常规2D FSE序列；关节镜检查均于MRI检查之后一月内实施；关节镜检查包括针对软骨缺损程度分级；排除急性膝关节创伤及曾有过膝关节手术病史的患者。最终选择的研究对象包括40名患者的40例膝关节，其中男17，女23，平均年龄53.2岁。

1.2 MRI检查 所有40例膝关节MRI检查均由1.5T GE Signa HD磁共振实施。MRI扫描序列均包括轴位/矢状位/冠状位T1WI FSE,fs-T2WI FSE以及fs-PDWI FSE。

1.3 膝关节关节镜检查 40例膝关节均在MRI检查后一月内进行了关节镜的检查，均由临床及关节镜检查经验丰富的骨外科医生实施。应用改良的Noyes分级系统对膝关节软骨损伤进行分级：0级，正常软骨；1级，软骨软化，但软骨表面正常；2A级，浅表的软骨磨损，缺损厚度小于50%软骨总厚度；2B级，缺损厚度大于50%软骨总厚度但小于100%；3级，软骨全部缺损[11]。膝关节软骨分六个关节面进行分级：髌骨、股骨滑车、内/外侧股骨髁、内/外侧胫骨平台。

1.4 MRI图像分析 三位经验丰富的放射科医师盲评从40例膝关节中随机挑选的3例膝关节FSE序列图像作为方法训练。为避免回忆偏差，一个月后，三位阅片者分别正式盲评全部40例膝关节T1/T2/PDWI图像。阅片者首先评价各序列图像质量，分为4个等级：0，很好；1，一般；2，稍差；3，非常差。然后，阅片者结合T1/T2/PDWI FSE序列分别评价膝关节软骨缺损程度。MRI图像对软骨缺损依然按照如上所述Noyes系统分级，但1级软骨缺损修正为：膝关节软骨信号异常，但软骨表面光滑正常[3]。当阅片者在同一关节面发现多于一处的软骨病变，只记录软骨缺损等级最高的评分。

1.5 数据分析 采用SPSS 19.0软件进行数据统计学分析。首先对图像质量评分应用Kappa一致性检验评价阅片者间的一致性。以关节镜检查评分结果为标准，计算FSE序列对膝关节软骨缺损程度评分的敏感度、特异度、准确度。应用Kappa一致性检验分析FSE诊断结果与关节镜评分结果的一致性以及三位阅片者之间的评分一致性：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，表明一致性极好；kappa=1.00表明完全一致[12]。对于所有统计分析，p≤0.05说明差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 40例膝关节T1/T2/PDWI FSE图像质量均达到诊断要求 阅片者1评价120个图像序列中111个序列图像质量很好，9个序列图像质量一般；阅片者2评价108个序列图像质量很好，12个序列一般，；阅片者3，106个序列图像质量很好，14个序列一般。阅片者间的一致性好(Kappa=0.76-0.84，P＜0.01)。

表1 2D 常规MRI序列对膝关节软骨缺损分级与关节镜分级对照

表2 常规MRI序列对膝关节软骨缺损评分与关节镜的一致性

表3 阅片者间对膝关节软骨缺损评分的一致性

2.2 40例膝关节软骨关节镜检查分级结果，在240个关节面中，关节镜检查发现105个关节面存在关节软骨不同程度缺损。

三位阅片者分别应用常规MRI序列(2D FSE)评价膝关节软骨缺损的分级与关节镜检查评分的对照分析如表1所示(图1-8)。阅片者1的MRI评分结果与关节镜评分相同或相差1个等级的病变关节面为98.8%(237/240)，阅片者2及阅片者3均为98.8%(237/240)。阅片者1评价关节镜等级为2A级和3级的软骨缺损时存在MRI评分与关节镜评分相差2个等级(1.2%，3/240)，MRI评分均低于关节镜评分；阅片者2评价0级和3级软骨缺损时存在MRI评分与关节镜评分相差2个等级(1.2%，3/240)；同样的，阅片者3对2A和3级缺损的评分均低于关节镜评分2个等级(1.2%，3/240)。

以关节镜诊断结果为标准，常规MRI序列对膝关节软骨缺损程度分级的总体敏感度、特异度和准确度分别为81%、85.4%和83.5%。

2.3 各位阅片者应用常规MRI序列对各膝关节面的评分与关节镜评分的一致性，如表2所示。常规MRI序列对膝关节软骨缺损分级与关节镜分级相比，表现了中等到好的一致性，Kappa=0.557-0.676(P＜0.001)。各位阅片者两两间对膝关节软骨缺损的分级表现了很好的一致性，Kappa=0.672-0.718(P＜0.001)，如表3所示。

3 讨 论

3.1 文献研究中，2D MRI常规序列与3D序列在膝关节软骨缺损分级诊断中的价值比较

对于关节软骨的检查，2D T1/T2/PDWI FSE是常规应用的序列[1,2,13]。3D序列也已经列入研究范围，2D与3D各个序列均有各自的优缺点[13,14]。许多文献研究表明，SPGR、Fast low-angle shot(FLASH)、true-FISP、DESS、3D FSE等3D序列对于诊断膝关节软骨缺损病变的敏感度、特异度和准确度与2D FSE常规序列比较并无显著优越的统计学差异[7,16,17,20]。甚至，Mohr等[25]研究发现2D脂肪饱和(fat-saturated) PD-FSE序列比水激励(waterexcitation)FLASH序列检出关节软骨缺损病变的敏感度显著较高(P＜0.05)。2D FSE常规序列是临床最常用的也非常适用的观察关节软骨及关节内其他组织结构的序列，能提供与手术所得相近的病变信息。

3.2 本研究中2D常规MRI序列对于膝关节软骨缺损显示及分级的价值以及与其它文献研究相比的结果分析

对于2D常规MRI序列对膝关节软骨缺损的诊断价值，相关文献研究结果并不统一[7,9,10,15]。本研究以关节镜诊断结果为标准，三位阅片者评价FS PDWI-FSE序S, Guermazi A. Advances in imaging of osteoarthritis and cartilage. Radiology 2011;260(2):332-354.

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列对膝关节软骨缺损程度的敏感度、特异度和准确度分别为81%、85.4%、83.5%，与国外相关文献报道中常规MRI序列对膝关节软骨缺损的诊断结果在同一范围内[15,17]。R.Kijowski等[17]的研究表明，以关节镜结果为标准，MRI常规序列(包括FS T2WI-FSE,T1WIFSE, FS PDWI-FSE)诊断膝关节软骨缺损的敏感度、特异度和准确度分别为77.8%、88.4%、84.8%，与本文研究结果相近。Sonin等人的研究及某些文献研究结果中[7,8,20]，MRI常规序列(2D FS序列)诊断的敏感度在59%～66.7%，而本研究结果稍高于此范围。而国内相关研究结果在敏感度方面相差很大[9,10,19,21-23]，范围从39.1%到94.2%，因此国内许多研究结果的可靠性有待进一步验证。

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(本文编辑: 黎永滨)

本研究中，常规MRI图像对膝关节软骨缺损的分级与关节镜分级相比，表现了较好的一致性。相关的文献研究结果并不统一，相差较大：有相关文献研究结果与本文相近[20]，也有文献研究膝关节软骨缺损常规MRI序列或PDWI FSE与关节镜对比的一致性较差(Kappa=0.343-0.487)[9,19]，还有文献研究2D常规序列评价软骨缺损与关节镜对比的一致性优于本文结果(Kappa=0.8)[10,21,24]。

3.3 本研究的优势 各阅片者之间的一致性分析对于关节软骨缺损分级的诊断价值。

国内有关文献[9,10,19,21-24]通常不研究对关节软骨评分的阅片者间的一致性，但国外研究几乎都考虑阅片者间一致性。因为对于关节软骨缺损程度分级这种部分等级间差异较小、较难区分的分级，采用阅片者共同评分并达成一致意见的方式阅片并不能很好的体现图像的诊断价值。阅片者受其临床经验及状态影响，个体差异可能较大，尤其当阅片者的评分相差较大时，达成统一意见是非常不合适的做法，严重影响评分的准确性，从而直接影响研究结果的可靠程度。而分析研究阅片者间一致性的方法则很好的保留了不同阅片者的个体差异，得到统计学上更准确的图像诊断价值信息。因此，本文统计分析了阅片者间的一致性，且研究结果显示阅片者间的一致性很好，也说明研究结果存在较少的阅片者间差异。本研究应用国外最常应用的修正版Noyes系统分级方法，且在阅片者正式阅片前进行了方法训练，并保证图像质量良好，最大程度减少人为因素。

3.4 本研究的局限性 本研究有以下几点缺陷：研究资料病例数相对不多，因此数据统计分析方面会受稍许影响；本研究仅关注了2D常规MRI序列，未研究其他3D序列并与之做对比；未研究膝关节内其他组织结构如半月板、韧带及软骨下骨损伤，这些结构的损伤在不同程度上与软骨损伤有联系，这也是以后研究需要补充的。

4 结 论

2D常规MRI序列在评价膝关节软骨缺损病变方面有较好的敏感度、特异度及准确度，与关节镜标准对比的一致性较好，阅片者间一致性很好。2D常规MRI序列在膝关节软骨缺损病变方面有较好的诊断价值。

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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

邵广瑞