3D-SPACE、3D-True FISP序列测量膝关节软骨缺损面积的比较研究

陈　浩，孙　岩，秦　卫，胡　丹，郝跃峰，刘可夫，庄启湘，郑志勇（南京医科大学附属苏州医院①放射科，②骨科，江苏苏州5008）



3D-SPACE、3D-True FISP序列测量膝关节软骨缺损面积的比较研究

陈浩1，孙岩1，秦卫2，胡丹2，郝跃峰2，刘可夫1，庄启湘1，郑志勇1
（南京医科大学附属苏州医院①放射科，②骨科，江苏苏州215008）

［摘要］目的：比较三维可变翻转角快速自旋回波序列（3-dimensional sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions，3D-SPACE）、三维真稳态进动快速成像序列（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）测量膝关节软骨缺损面积的准确性。方法：选取38例膝关节软骨缺损患者，在1.5 T MRI仪上对比3D-SPACE、3DTrue FISP序列对膝关节软骨的显示质量，并将2组序列测量的缺损软骨面积（52处）与关节镜测量结果进行比较。结果：3DSPACE、3D-True FISP序列测量的膝软骨缺损面积平均每膝分别为（2.337±0.868）cm2、（1.423±0.560）cm2。3D-SPACE序列比3D-True FISP序列在对膝关节软骨显示质量上更优（P＜0.05），且对软骨缺损面积的显示更准确（P＜0.05）。结论：3D-SPACE序列比3D-True FISP序列能更好地显示膝关节软骨，对膝关节缺损软骨面积测量的准确性更高。

［关键词］磁共振成像；膝关节；软骨，关节；三维可变翻转角快速自旋回波序列；三维真稳态进动快速成像序列

MRI作为一种无创评估手段在关节软骨损伤诊断中应用最为普遍，目前容积扫描的3D序列能取得更高质量的软骨影像，对各级软骨损伤的显示均好于2D序列［1-4］。关节镜作为一种微创治疗技术被广泛应用于膝关节等疾病的诊断治疗，可在直视下对软骨缺损的程度、范围及面积进行测量、评估和修复［5］。本研究拟通过比较联合水激励脂肪抑制技术的各向同性分辨力三维可变翻转角快速自旋回波序列（3-dimensional sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions，3D-SPACE）、三维真稳态进动快速成像序列（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）与关节镜在测量软骨缺损面积之间的差异，以及2组序列显示膝关节软骨的影像质量，以期寻找测评软骨缺损面积的可靠序列，为术前制订具体方案及作出准确评估提供可靠的影像信息。

1　资料与方法

1.1一般资料收集2011—2014年我院行膝关节MRI检查并关节镜检查或治疗的患者92例。纳入标准：MRI检查资料完整；关节镜术中证实关节软骨缺损，对软骨缺损部位、程度及面积进行测量、评估，并记录完整者；MRI检查与关节镜手术需间隔6个月内。除外MRI检查前6个月内接受同侧关节手术治疗者。共38例（52处）符合纳入标准，其中男26例，女12例；年龄23～58岁，平均（36.5±10.9）岁；左膝7例，右膝31例；平均体质量指数为28.6 kg/m2。

1.2仪器与方法采用Siemens Avanto 1.5 T MRI扫描仪，膝关节8通道相控阵专用线圈，患者仰卧位足先进。使用水激励脂肪抑制技术的3D-SPACE和3D-True FISP序列，矢状位扫描，参数：3D-SPACE，TR可变，TE 39 ms，FOV 160 mm×160 mm，矩阵320×320，回波链139；3D-True FISP，TR 11.4 ms，TE 5.1 ms，FOV 160 mm×160 mm，矩阵320×320，回波链1。3D数据重建，层厚1 mm，层距1.2 mm。

1.3关节镜评估方法本研究以关节镜测量的缺损软骨面积为金标准，术中首先对缺损区周围松动、裂隙的软骨进行清理，以缺损边缘稳定的软骨为界进行软骨缺损面积的测量，采用可伸缩装置（美国Smith&Nephew公司）实施二维测量。关节镜诊断分级采用改良Outerbridge分级标准［6］：0级，正常软骨；Ⅰ级，软骨变软或局部肿胀；Ⅱ级，软骨表面纤维化轻，软骨缺损厚度＜50%；Ⅲ级，软骨表面纤维化重，软骨缺损厚度50%～＜100%；Ⅳ级，软骨完全缺损、软骨下骨性关节面外露。

1.4 MRI评价方法

1.4.1客观评价MRI测量方法：图像导入工作站，由2位高年资影像科医师采用双盲法分别对3D-SPACE、3D-True FISP序列原始薄层影像行多角度多方位变换，找出能够准确测量缺损软骨面的角度进行缺损面积的测量，同时记录缺损软骨数量。对于关节镜评级为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级软骨在MRI上显示厚度相对变薄即认为软骨缺损，取2位测量者的数据平均值作为最终结果。

1.4.2主观评价2位放射科医师采用双盲法对已取得关节镜诊断分级的52处软骨缺损部位MRI图像进行2种序列质量评分。评分从区分邻近结构、模糊程度、信号的均匀一致、部分容积效应的影响进行。无法显示为1分，显示不清为2分，显示较清为3分，显示清晰为4分。

1.5统计学分析采用SPSS 16.0软件进行统计处理。计量资料以x±s表示。采用方差分析评估2种序列图像与关节镜测量结果之间的相关性，以P＜0.05为差异有统计学意义，两两之间比较采用配对t检验，检验水平均取双侧α=0.05。两者间一致性采用Kappa检验，Kappa值≥0.75，表示一致性好。

2　结果

2位医师关于图像质量的主观评价Kappa值为0.80（P=0.000）；入选患者膝关节各处缺损软骨测量的客观评价Kappa值为0.77（P=0.012），一致性好。

MRI测量与膝关节镜手术之间的平均间隔时间为（2.1±3.7）个月。关节镜发现软骨缺损52处，平均每膝的软骨缺损面积为（2.419±0.861）cm2；客观评价结果：3D-SPACE序列发现软骨缺损52处，平均每膝的软骨缺损面积为（2.337±0.868）cm2；3D-True FISP序列发现软骨缺损48处，平均每膝的软骨缺损面积为（1.423±0.560）cm2（表1）。3D-SPACE与关节镜结果差异无统计学意义（P=0.852）；3D-True FISP与关节镜结果间差异有统计学意义（P=0.000）；3D-SPACE序列较3D-True FISP序列在软骨缺损面积测量上具有优势（P=0.000）（图1），两者在发现损伤软骨数量上差异无统计学意义（P=0.270）。主观评价结果：3D-SPACE较3D-True FISP序列在软骨缺损的显示上评分更高，评分分别为（3.423±0.572）分和（2.692±0.919）分，双侧t检验结果t=- 4.491，P=0.000。

表1客观评价2种序列对软骨缺损面积的测量

3　讨论

膝关节软骨损伤是导致膝关节骨性关节炎的重要原因［7-8］，软骨缺损面积的早期评估是决定治疗方法和预后判断的重要因素［9］。目前，关节镜在关节外科领域应用广泛，通过关节镜进行关节软骨缺损的评估和测量，对临床实践具有决定性指导意义。但由于关节镜具有损伤性，对操作者技术要求较高，仍有较大局限性。MRI在关节软骨损伤及退变疾病诊断已广泛应用，但对关节缺损面积测量所选用扫描序列的对比研究报道较少，因此，本研究拟对2种3D序列评估膝关节软骨缺损面积的准确性进行比较。

3D-SPACE序列是一种较新的TSE序列，是由于聚焦脉冲多为较小角度，射频吸收值小，能有效减少T2衰减引起的影像模糊效应［3］，因此3D-SPACE序列图像显示质量更高；3D-SPACE序列不仅能降低聚焦脉冲角度，还可通过灵活的方式增加信号平均次数，提高图像的SNR。本研究中3D-SPACE序列与3DTrue FISP序列都使用GRAPPA技术，使聚焦脉冲的数量减少，从而能较快采集整个K空间［9］。国内一些学者已将该序列用于颅神经、脑脊液、胰胆管、踝关节解剖结构等方面的运用，均取得较高评价［9-15］。

本研究中2种3D序列采用无间隔扫描减少了容积伪影，提高了对微小病变的显示效果，且3D数据可任意方向和层厚进行重建，更利于全方位对软骨的损伤情况作出判断。3D-SPACE对关节软骨的三层结构分界清晰，对多数软骨损伤显示明显优于3D-True FISP，因此术前评估软骨缺损面积与关节镜测量值具有一致性。3D-True FISP评估软骨缺损面积与关节镜测量存在差异，原因主要是其无法分清软骨三层结构，对Ⅱ级缺损显示欠佳，关节软骨缺损周围常常存在裂隙、变性或剥脱区，这些损伤难以在3D-True FISP序列图像中确切显示，其主要原因是3D-True FISP序列在细节分辨力和软骨对比的显示上不如3D-SPACE序列。

综上所述，3D-SPACE序列较3D-True FISP序列测量膝关节软骨缺损面积具有一定优势，能更好地显示膝关节软骨，特别是损伤软骨细微结构，因此是关节镜术前评估软骨缺损面积较好的MRI序列。本研究局限：样本量相对较少，仍需进一步大样本研究和验证；未对2种序列的不同参数间成像差异进行比较；未对2种序列的扫描时间进行比较。

图1　男，60岁，内侧股骨髁软骨缺损　图1a～1f分别为3D-SPACE矢状位、3D-SPACE冠状位、3D-SPACE序列缺损面轴位、3D-True FISP矢状位、3D-True FISP冠状位和3D-True FISP缺损面轴位重建图像。3D-SPACE软骨缺损面（黑箭）显示明显优于3D-True FISP（白箭），特别是损伤软骨细微结构的显示

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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］孙岩，E-mail：zizixiaoshanshi@sina.com。

［基金项目］苏州市临床重点病种诊疗技术专项项目（LCZX2013 10）。

DOI：10.3969/j.issn.1672-0512.2016.03.016