CT与MRI评估肩袖脂肪浸润的一致性研究

2021-02-13赵阳朱以明姜春岩

中国运动医学杂志 2021年12期

赵阳朱以明姜春岩

北京积水潭医院运动医学科（北京100035）

肩袖损伤是造成肩关节疼痛、活动受限的常见病因，极大地影响患者生活质量[1-4]。研究表明，肩袖损伤的修复效果与患者年龄、撕裂程度、肌肉萎缩等多个因素有关，其中肩袖肌肉的脂肪浸润程度是影响患者预后的重要因素之一[5]，具有不可逆性，常导致肌腱弹性变差、患者肌力下降，从而影响肩袖修复效果[6]。因此，准确评估肩袖肌腱脂肪浸润程度，对于明确病情、指导治疗方式、评估预后意义重大。

早期，Goutallier 提出了基于电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）的肩袖脂肪浸润评估系统，该方法基于轴位CT 评估肩袖肌肉与脂肪的占比，半定量地评估脂肪浸润[7]。鉴于磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）在评估肌肉软组织方面的优势，斜矢状位MRI 逐渐成为评估肩袖肌肉脂肪浸润程度的金标准，被广泛应用于临床[5，8]。

利用Goutallier 分型评估脂肪浸润时，检查者需要选取标准层面，即肩胛冈与肩胛体相连的最外侧层面。该层面较肩袖止点层面偏内很多，临床工作中经常见到病人的核磁并未向内侧扫描到这一层面。这种情况下，有许多医生会选择比标准层面更加偏外的层面来评估肩袖肌肉脂肪浸润的情况。但如选择层面偏外，是否和标准层面所评估的脂肪浸润情况一致，目前尚不清楚。当我们在核磁斜矢状位片上不能获得标准的平面来评估病人肩袖肌肉脂肪浸润情况时，另一种方法是借助病人肩关节三维CT 中斜矢状位二维重建的图像，选取与核磁评估相同的标准层面，来评估其肩袖肌肉脂肪浸润情况。但是，这种方法的准确性及其与核磁评估方法的一致性亦不得而知。

因此，本研究旨在：（1）比较CT与MRI评估肩袖肌肉脂肪浸润程度的一致性；（2）比较标准层面与偏外层面评估肩袖肌肉脂肪浸润程度的一致性。我们预计MRI较CT一致性高，标准层面偏外层面与标准层面脂肪浸润评估的相关性较差。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究回顾性分析了于我院确诊为肩袖撕裂的患者，纳入标准如下：（1）经MRI 明确诊断为冈上肌全层撕裂；（2）有完整的术前肩关节影像资料，包括MRI 及CT；（3）病历资料完整。排除标准为：（1）部分肩袖撕裂；（2）既往行肩关节手术；（3）合并臂丛神经损伤、胸廓出口综合征、颈椎病等影响肩袖肌肉的疾病；（4）合并盂肱关节骨性畸形。

1.2 检查方法

所有患者均采用日本东芝公司的计算机断层扫描仪和荷兰飞利浦公司的3.0T 磁共振成像设备进行检查。患者取平卧位，扫描范围向外至肱骨外缘，向内至肩胛冈与肩胛体相连出现Y 型层面，磁共振检查的序列包括T1及T2压脂像。

1.3 脂肪浸润评估

三位骨科医师基于CT与MRI评估脂肪浸润，所有评级均由检查者独立完成，患者统一编码，患者信息对检查者隐藏不可见，检查者不知道彼此的检查结果。MRI T1 像中，冈上窝可见团块状高信号影，为脂肪组织，中心可见类圆形低信号影，为肩袖肌肉组织[9]（图1）；CT 断层扫描图像中，冈上窝可见等密度肌肉组织影，此为冈上肌肌肉，肌肉周缘的脂肪组织为低密度影[10]（图2）。本研究采用Goutallier 提出的脂肪浸润分级法[7]，通过比较肌肉与脂肪含量的比例，评估脂肪浸润程度：0级（无脂肪浸润）；1级（有脂肪条纹）；2级（脂肪少于肌肉）；3 级（脂肪与肌肉含量相等）；4 级（脂肪含量多于肌肉）。

图1 MRI T1像

图2 CT软组织窗

所有对肩袖肌肉脂肪浸润的评估均在斜矢状位（与关节盂平行）进行，选取层面为肩胛冈与肩胛体相连的最外侧层面（图3-A）。评估脂肪浸润情况时，CT选取窗位为40，窗宽为350，MRI选择T1像评估。在选取标准层面之外，检查者分别在标准层面偏外一个层面（图3-B）、偏外两个层面（图3-C）对脂肪浸润程度进行评估，并记录所选的层面编号。为了检测检查者内一致性，两周后所有检查者对脂肪浸润情况进行再次评估。在第二次评估时，检查者不知道第一次评估结果。

图3 肩袖肌肉脂肪浸润的评估

1.4 统计方法

计算样本量时，加权κ值参照Marcio等[11]的研究，α=0.05，结果显示至少需要21例，本研究纳入了24例符合标准的患者肩关节影像学资料。对有序分类变量脂肪浸润程度，采用加权κ值评价检查者间一致性和检查者内一致性。对于连续变量，选择组内相关系数（intra⁃class correlation coefficient，ICC）评估一致性。根据Landis等[12]的研究，0.00＜κ≤0.20说明一致性极差，0.21＜κ≤0.4 表示一致性较差，0.4＜κ≤0.60 一致性中等，0.6＜κ≤0.80一致性较强，0.81＜κ表示一致性强。所有统计学分析均在SPSS25.0软件上进行。

2 结果

2.1 患者的一般信息

本研究共纳入24例肩袖撕裂患者的影像学资料，患者平均年龄为53.55 岁（39～68 岁），其中男性15 例（62.50%），37.50%的患者患侧为左侧。肩袖撕裂情况如下：20.83%的患者为小型肩袖损伤（＜1 cm），

16.67%的患者为中型肩袖损伤（1～3 cm），29.17%的患者为大型肩袖损伤（3～5 cm），33.33%的患者为巨大肩袖损伤（≥5 cm）。

2.2 CT与MRI评估结果

第一次评估时，三位检查者的CT 评估结果分别为：0级0/4/3例，1级2/7/8例，2级18/10/11例，3级3/2/1例，4级1/1/1例；三位检查者的MRI标准层面评估结果分别为：0级0/2/0例，1级6/5/5例，2级13/12/15例，3级1/3/2例，4级4/2/2例；三位检查者的MRI向外一个层面评估结果分别为：0 级0/2/0 例，1 级5/5/2 例，2 级12/12/17 例，3 级4/3/3 例，4 级3/2/2 例；三位检查者的MRI 向外两个层面评估结果分别为：0 级0/5/0 例，1 级4/3/1例，2级9/10/11例，3级7/3/9例，4级4/3/3例。

第二次评估时，三位检查者的CT 评估结果分别为：0级0/0/0例，1级5/5/10例，2级15/16/12例，3级3/1/2 例，4 级1/2/0 例；三位检查者的MRI 标准层面评估结果分别为：0级0/0/2例，1级6/7/5例，2级14/12/13例，3级1/2/2 例，4 级3/3/2 例；三位检查者的MRI 向外一个层面评估结果分别为：0 级0/0/2 例，1 级5/5/5 例，2 级12/12/15 例，3 级4/3/1 例，4 级3/4/1 例；三位检查者的MRI 向外两个层面评估结果分别为：0 级0/0/1 例，1 级4/4/4例，2级9/7/14例，3级8/10/4例，4级3/3/1例。

2.3 CT与MRI评估一致性

MRI 评估肩袖脂肪浸润情况时，体现每位检查者前后两次检查之间一致性的观察者内（intraobserver agreement）加权κ值均大于0.81，显示使用MRI 进行评估时，其检查者内一致性强（表1）；使用MRI 进行评估时，不同检查者间一致性（interobserver agreement）的加权κ值均在0.6和0.8之间，显示检查者之间一致性较强（表2）。使用CT 评估肩袖脂肪浸润时，三位检查者的观察者内一致性的加权κ值分布较为不均，但均小于MRI 评估时的观察者内一致性（表3）。不同检查者的观察者间一致性在两次评估时亦有明显变化，但均较MRI更差（表4）。由上述结果来看，MRI评估肩袖脂肪浸润程度的一致性优于CT。

表1 MRI的观察者内一致性

表2 MRI的观察者间一致性

表3 CT的观察者内一致性

表4 CT的观察者间一致性

MRI与CT评估脂肪浸润的结果存在较大差异，两次检查一致性均小于0.4（表5）。基于MRI评估脂肪浸润时，选取标准层面和标准层面向外一个平面有较好的一致性，两次测量分别为0.73、0.77（表6），但标准层面与标准层面向外两个平面评估的一致性较差（表7）。关于标准评估层面的选取，三位检查者间的一致性较高，利用CT/MRI 选择标准层面的相关系数（ICC）两次检查分别为0.943，0.971。

表5 CT与MRI标准层面检查的一致性

表6 MRI标准层面与向外一个层面的一致性

表7 MRI标准层面与向外两个层面的一致性

3 讨论

脂肪浸润是肩袖损伤常见的合并症，准确评估脂肪浸润程度能够有效帮助临床医生判断肩袖可修复性、预判术后恢复情况[13]。本研究比较了CT 与MRI 评估肩袖脂肪浸润程度的一致性以及选择不同层面评估时的一致性，结果表明MRI 评估脂肪浸润的一致性优于CT。当MRI 扫描层面无法到达标准的“Y”形层面时，选取向外一个层面评估脂肪浸润尚可接近标准层面。然而当选取层面位于更外侧时，一致性会大幅下降。

CT 与MRI 是临床评估肩袖脂肪浸润最常用的检查，既往关于CT与MRI评估脂肪浸润程度一致性的比较性研究较少。Fuch等[14]评估了41例肩袖损伤患者脂肪浸润情况，发现CT与MRI的一致性均为中等以上（＞0.6）：MRI 的一致性为0.82～0.92，CT 的一致性低于MRI，为0.68～0.83。本研究报道了类似的结果，MRI 一致性高于CT，二者的加权κ值分别为0.67～0.71、0.5～0.65，而CT与MRI评估肩袖脂肪浸润的相关性较差，仅为0.32～0.34。造成CT 与MRI 评估结果不一致的原因主要是因为CT难以区分肌肉与结缔组织，而MRI能很好地将二者区分。因而使用CT评估脂肪浸润时，检查者会将结缔组织看作肌肉，从而低估脂肪浸润情况[14]。

尽管MRI 评估脂肪浸润程度的一致性优于CT，但不同研究报道的MRI一致性不同（为方便讨论，下述研究中一致性均以加权κ值表示）。Marcio 等[11]报道MRI的一致性为0.60～0.82，该研究同时发现骨科医师的一致性优于影像科医师，低年资医师的观察者内一致性高于高年资医师结果。Mark 等[15]的研究中，MRI 一致性为0.61。与此相反，另一些研究报道的MRI 一致性不容乐观，Edwin 等[16]的研究中，MRI 的一致性为0.36，而Lippe 等的研究中MRI 评估脂肪浸润的一致性仅为0.25[17]。

评估层面的选取是影响MRI 一致性的重要因素，关于如何选取最佳层面评估脂肪浸润，临床一直存在争议。在最初Goutallier分型文献中，研究者选取CT横断像进行评估[7]。随后Fuch 等[14]改进了Goutallier 分型，选取斜矢状位，在肩胛冈与肩胛体相连出现“Y”形的最外侧层面进行评估。Thomazeau 等[18]研究了55 例肩袖损伤患者的MRI 图像，推荐斜矢状位是评估脂肪浸润的最佳视角。

目前，斜矢状位评估脂肪浸润逐渐被大多数临床医生接受，成为标准方式，但仍有研究者对这一标准层面提出质疑。Fukuta 等[19]认为肌腱回缩对评估脂肪浸润程度影响重大。研究分别选取标准层面以及标准层面向内一个层面、两个层面进行评估，发现巨大肩袖撕裂的病人，选取层面越偏内侧，脂肪浸润程度越高。而中等及以下肩袖撕裂患者，标准层面与标准层面偏内层面无显著性差异。因此，研究者建议选择标准层面更偏内的层面评估脂肪浸润，以减少肌腱回缩造成的干扰。Rubino 等[20]建立的动物模型表明，肩袖撕裂发生后，脂肪浸润是一个缓慢渐进的过程，从肌腱肌肉交界处向肩袖肌肉起始点蔓延。这也从侧面证明了不同层面上肩袖脂肪浸润程度不一。

不同于Fukuta 等[19]的研究，本研究比较了标准层面以及标准层面偏外层面评估脂肪浸润情况，发现选取层面越偏外，脂肪浸润评级的一致性越差，从另一角度证明了不同层面上脂肪浸润程度不一。与上述相反，Yoo等[21]比较了标准层面与冈上肌起点层面的脂肪浸润情况，发现二者无显著差异，这可能与Yoo等的研究纳入了25%的肩袖部分撕裂患者有关。本研究与Fukuta 的研究对象均为肩袖全层撕裂的患者，肌腱回缩较部分撕裂患者严重，因而不同层面肩袖脂肪浸润情况不同。

鉴于采用传统方法评估脂肪浸润存在着诸多问题，不断有研究者提出新方法。Markus 等[22]在一项尸体研究中，使用三维图像分析软件，定量计算MRI图像上肌肉的含量。随后将尸体标本解剖，精准测量了肩袖肌肉含量，以此作为金标准。结果表明二者的差距小于4%，三维重建法是一种有效的评估肩袖肌肉含量的方法。有研究[23]使用超声评估肩袖脂肪浸润，获得了较高的一致性，组内相关系数（ICC）为0.77。Lee 等[24]的研究表明，CT关节造影（CT arthrography，CTA）在评估肩袖脂肪浸润时有着优异的表现，组内相关系数高达0.87。

本研究存在一些局限。首先，本研究选择半定量的方法评估肩袖脂肪浸润程度，对脂肪浸润评估的精准性低于定量评估。其次，本研究未将病人按照肩袖撕裂的大小分组，这在一定程度上影响了不同评估层面肩袖脂肪浸润的比较。