三维双回波稳态序列在前交叉韧带重建术前评估软骨损伤中应用价值

杨 峰， 赵惠钰， 李洪秋， 王馨悦

沈阳医学院附属中心医院 放射科，辽宁 沈阳 110024

膝关节前交叉韧带断裂损伤常伴有软骨损伤，而软骨损伤是导致损伤性骨关节炎或远期骨性关节炎的主要原因。MRI可以评估整个膝关节，适合术前、术后准确评估软骨损伤情况，进而及时采取干预措施，对疾病的治疗康复和预后具有重要意义。双回波稳态(dual echo steady state，DESS)序列是较为成熟的软骨成像序列，可辅助临床医师对前交叉韧带断裂患者进行术中治疗和后期针对性康复治疗。DESS是一种梯度成像，可以在二维或三维(three dimensions，3D)采集中进行。与前者比较，后者具有明显的高信噪比，成像时间少，软骨和关节液之间的对比度较好。本研究旨在探讨3D-DESS序列在前交叉韧带重建术前评估软骨损伤中的应用价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取沈阳医学院附属中心医院2020年4—9月收治的20例前交叉韧带断裂损伤患者为研究对象。所有患者均在接受膝关节3.0 T MRI质子密度加权成像(proton density weighted image，PDWI)、TI加权成像(T1 weighted imaging，T1WI)、3D-DESS序列扫描后行前交叉韧带重建关节镜手术。纳入标准：有膝关节外伤史(时间≤14 d)，且初步诊断为前交叉韧带断裂损伤；MRI与关节镜手术间隔时间≤14 d。排除标准：年龄≥50岁；存在影响膝关节软骨的高危因素；存在MRI禁忌证；既往明确膝关节手术史或相关疾病史。20例患者中，男性16例，女性4例，年龄17～45岁，平均年龄31岁。患者及其家属均签署知情同意书。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 检查方法

1.2.1 MRI 采用Siemens 3.0 T MRI，选择8通道膝关节表面线圈，扫描序列为PDWI、T1WI、3D-DESS。患者仰卧位、足先进，线圈中心对准髌骨下缘，专业沙袋固定位置。PDWI：TR 3 360 ms，TE 37 ms，层厚3 mm，视野160×256 mm2，翻转角141°，扫描时间2 min 48 s。T1WI：TR 600 ms，TE 13 ms，层厚3 mm，视野160×256 mm2，翻转角150°，扫描时间1 min 51 s。DESS：TR 13.9 ms，TE 5.2 ms，层厚0.5 mm，视野300.0×197.5 mm2，翻转角25.0°，扫描时间5.0 min。由2名具有5年以上工作经验的肌骨专业放射科医师在后处理工作站上对3种序列图像进行双盲评估阅片。

1.2.2 关节镜 关节镜下软骨损伤评估由1名有丰富膝关节镜手术经验的骨科医师完成。在膝关节镜检查之前，医师获得MRI图像，但无MRI软骨损伤分级。患者取仰卧位，经髌骨内上入路置入水管，分别于前外侧入路及前内侧入路置入关节镜，进行前交叉韧带重建，术中探查各区域软骨状况。

1.3 观察指标 将MRI结果与关节镜进行比较，计算MRI诊断不同分级软骨损伤的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。将膝关节软骨分为6个区域：髌骨、股骨外侧髁、胫骨平台外侧、滑车、股骨内侧髁、胫骨平台内侧。采用改良Noyes分类法对软骨损伤进行分级[1]：0级是正常软骨；Ⅰ级是软骨形态学正常，但T2信号强度增加；ⅡA级是浅表软骨病变小于关节面总厚度的50%；ⅡB是深层软骨病变大于关节面总厚度的50%；ⅢA级是全层软骨病变，但相邻软骨下骨形态和信号正常；ⅢB级是全厚软骨病变及邻近软骨下骨损伤异常信号。如果1个关节面内有多个软骨病变，则只记录最高级别的损伤。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0统计学软件对数据进行处理。计数资料以百分率表示，组间比较采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

20例患者均有软骨损伤(图1)。MRI共发现47个病灶：Ⅰ级5例，ⅡA级12例，ⅡB级18例，Ⅲ级12例；最常见受累部位是髌骨(25.53%，12/47)，其次分别为股骨外侧髁(23.40%，11/47)、胫骨平台外侧(21.28%，10/47)、滑车(12.77%，6/47)、股骨内侧髁(10.64%，5/47)、胫骨平台内侧(6.38%，3/47)。关节镜共发现74个病灶：Ⅰ级22例，ⅡA级18例，ⅡB级21例，Ⅲ级13例；最常见受累部位是髌骨(24.32%，18/74)，其次分别为股骨外侧髁(22.97%，17/74)、胫骨平台外侧(20.27%，15/74)、滑车(12.16%，9/74)、股骨内侧髁(12.16%，9/74)、胫骨平台内侧(8.12%，6/74)。MRI对Ⅰ级软骨损伤诊断的敏感度较低，特异度较高；随着软骨损伤分级升高，MRI诊断的敏感度增强(P<0.05，表1)。

图1 矢状位3D-DESS序列图像(a～b.27岁男性患者，Ⅰ级损伤，股骨内侧髁、胫骨外侧平台信号增高；c～d.40岁男性患者，ⅡA级损伤，股骨外侧髁、滑车软骨缺损累及全层<50%；e.45岁女性患者，ⅡB级损伤，髌骨软骨缺损累及全层>50%；f.43岁女性患者，Ⅲ级损伤，胫骨内侧平台软骨全层缺损)

表1 MRI对不同分级软骨损伤诊断价值比较

3 讨论

临床上通常采用前交叉韧带重建治疗前交叉韧带断裂损伤，其中，早期软骨退化损伤对术后膝关节康复运动至关重要，尽早诊断并及时处理关节软骨损伤可最大程度维持膝关节的对称性和稳定性，对前交叉韧带断裂的治疗康复和预后、对预防远期骨性关节炎的发生都具有重要意义[2]。

MRI是目前用于评估关节软骨的最佳成像技术之一，是一种敏感和准确的非侵入性手段，可显示良好的软组织对比度。其能够提供软骨缺损的形态学信息，如裂隙、部分或全层病变等。MRI实现了关节软骨的直接可视化，可比常规X线检查更早地发现缺陷。关节软骨成分的不同是MRI成像中信号高低变化的主要因素。T1WI在显示解剖细节方面具有独特优势。但在T1WI上，关节积液表现为低信号，关节软骨表现为中等信号，关节积液与软骨之间缺乏明显的对比，因此，T1WI对软骨表层缺损不敏感。T2加权成像(T2 weighted imaging，T2WI)序列的空间分辨力高，信噪比好，临床上常用来检查软骨表面异常和骨髓水肿。T2WI对游离水和关节积液的信号非常敏感，表现为高信号，而关节软骨呈低信号，两者对比较明显。软骨病变表现为软骨形态的缺损或软骨内信号异常增高。T2WI序列以牺牲软骨信号强度换取高对比度，内部病变显示欠清[3-4]。PDWI能够有效显示关节软骨内部水成分表现和半月板撕裂，以及软骨表面退变时所伴随的软骨内水肿异常高信号。不足之处在于，软骨与关节液对比低，关节表面显示不如T2WI[5]。3.0 T MRI可对整个关节软骨病变损伤进行分级，但由于受到伪影、信噪比、部分容积效应等因素的影响，易缺乏高分辨率图像，无法对软骨损伤进行精确评估，因此，常规MRI检查序列评估软骨损伤存在问题。近期研究显示，MRI软骨特异性定量成像序列能够根据病变的严重程度区分膝关节软骨不同级别的损伤，具有较好的诊断价值[6]。

本研究采用3.0 T MRI的3D-DESS序列检查关节软骨。3D-DESS技术是稳态进动快速成像和稳态进动逆快速成像相结合的技术，具有混合的对比度行为。3D-DESS技术适合肌肉骨骼成像，可检测关节病变。在无脂肪抑制或水刺激的3D-DESS中，软骨是中等强度信号，但关节液显示的信号强度非常高，因此，软骨被很好地描绘出来[7-8]。

本研究结果显示：髌骨、股骨外侧髁、胫骨平台外侧软骨损伤占绝大部分。前交叉韧带断裂损伤常因急性外翻外旋形成，易导致上述3个区域软骨损伤，尤其当股骨外侧髁和胫骨平台外侧同时出现损伤时，其损伤程度可能与前交叉韧带断裂程度存在正相关[9]。本研究结果还显示：MRI发现Ⅰ级5例、ⅡA级12例、ⅡB级18例、Ⅲ级12例，关节镜发现Ⅰ级22例、ⅡA级18例、ⅡB级21例、Ⅲ级13例；MRI对Ⅰ级软骨损伤诊断的敏感度较低，特异度较高，随着软骨损伤分级升高，MRI诊断的敏感度增强(P<0.05)。关节镜探查到的Ⅰ级病变数量多于MRI，可能是受到层间距、层厚或信噪比等因素影响。有研究表明，即使结合软骨特异性3D-DESS序列，MRI在检测Ⅰ级病变方面的价值仍然有限[10]。关节镜检查虽是衡量膝关节MRI准确性的标准，但其准确性受临床医师主观判断及深层软骨损伤评估局限性的影响，临床医师不能单纯依靠关节镜评估软骨损伤，需综合MRI判断。MRI不能取代关节镜作为诊断工具，但由于其特异度高，可作为排除手段。

综上所述，与常规序列比较，3D-DESS序列能够更好地显示前交叉韧带断裂软骨损伤。对于ⅡB级和Ⅲ级软骨损伤，3.0 T MRI常规序列结合3D-DESS序列是一种比较准确的诊断手段；对于ⅡA级软骨损伤，该手段显示出中等的敏感度；而对于Ⅰ级软骨损伤，其敏感度低，价值仅限于提供参考诊断。