肩关节MRI 硬质线圈与柔性线圈的成像质量比较

叶 飞，温喜喜，应伟峰，宋 洁，陈 穹

（1.上海市徐汇区大华医院放射科，上海 200237；2.上海联影医疗科技有限公司，上海 201807；3.上海市徐汇区漕河泾街道社区卫生服务中心放射科，上海 200030）

肩关节为全身活动范围最大、最灵活的关节，也是活动量最大的关节。X 线和CT 检查仅能显示肩关节骨性结构，MRI 可观察到肩关节各解剖组织的损伤情况，对诊断肩关节损伤有显著帮助，其中最常见的是MRI 在肩峰下撞击综合征和肩周炎中的应用［1-3］。目前，肩关节MRI 平扫用到2 种线圈，即硬质线圈和柔性线圈，已有国内学者对2 种线圈的性能进行对比分析［4-7］，大部分学者认为肩关节硬质线圈的图像质量高于柔性线圈。而国外研究显示，在颅脑、颌面及部分关节软骨成像上，柔性线圈有一定优势［8-10］。因此，笔者对健康志愿者行肩关节成像的对比研究，比较这2 种线圈在实际应用中的优缺点和临床实用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 集中采集2021 年9 月在上海市徐汇区大华医院行MRI 检查的33 例健康志愿者的肩关节MRI 图像，其中男18 例，女15 例；年龄19～57 岁，平均（35.52±11.68）岁。纳入标准：无外伤及无肩部手术史者。排除标准：体内有植入物（如心脏起搏器、电子耳蜗、金属血管夹等）、肿瘤患者、无法配合检查者、孕妇及哺乳期女性。本研究已通过徐汇区大华医院伦理委员会批准，且所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 人体测试 使用联影uMR560 1.5 T MRI仪，分别采用12 通道肩关节硬质线圈和柔性线圈对同一健康志愿者行肩关节MRI 扫描：①使用肩关节硬质线圈时，放置头托垫，采用头先进、仰卧位方式，将肩关节线圈下半部分放置于检查床上，患者躺下后，放置上半部分线圈，并调节其高度，使之贴近患侧肩关节。②使用肩关节柔性线圈时，放置前床面垫和头托垫以支撑患者头部，采用头先进、仰卧位方式，嘱患者双手臂置于体侧、掌心朝前，用柔性线圈包裹住患侧肩关节，并使用绑带固定，尽量使患侧肱骨大结节位于线圈中心，适当抬高健侧肩关节，并尽量使肩关节靠近检查床中央。具体扫描序列和参数见表1。

表1 肩关节硬质线圈与柔性线圈的扫描序列和参数

图像定位方法：①肩关节横断面在冠状面定位像上，使横断面片层定位线平行于冈上肌肌腱，包括肩峰。在矢状面定位像上，使横断面片层定位线垂直于肱骨长轴。在横断面定位像上，调整平面内角度及位置，使图像位于定位框中央。扫描范围从肩锁关节至关节盂下缘。②斜冠状面在横断面定位像上，使冠状面片层定位线平行于冈上肌腱长轴。在矢状面定位像上，使冠状面片层定位线平行于肱骨长轴。在冠状面定位像上，调整平面内位置及角度，使图像位于定位框中央、处于便于诊断的角度。扫描范围包含肩峰、喙突及盂唇结构。③斜矢状面在横断面定位像上，使矢状面片层定位线垂直于冈上肌腱长轴。在冠状面定位像上，使矢状面片层定位线平行于肱骨长轴。在矢状面定位像上，调整平面内位置及角度，使图像位于定位框中央、便于诊断。扫描范围包含喙肩弓及肩袖。2 种线圈所有参数一致。

1.2.2 水模测试 使用联影uMR560 1.5 T MRI仪，分别采用12 通道肩关节硬质线圈和柔性线圈对联影专用水模行T1WI-FSE 序列扫描。将水模水平放置于线圈中心位置，使水模中心、线圈中心及主磁体中心3 个点尽量重合。扫描参数：TE 14.84 ms，TR 370 ms，视野170 mm×170 mm，层厚3.5 mm，层距0.7 mm，体素0.75 mm×0.45 mm×3.50 mm。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价 在4 个序列图像上，分别从肱骨头及冈上肌肌腹中勾画ROI（其中T2WI-FSE-SAG-FS序列勾画的ROI 为三角肌，与肱骨头同一层面），避开钙化、病变和肌腱，分别记录ROI 内的信号平均值SI肌肉、SI骨头和相应的标准差SD肌肉、SD骨头，在同层面图像背景区勾画ROI，记录ROI 内的信号平均值SI背景，ROI 均为大小0.5 cm2的类圆形；冈上肌肌肉的SNR=SI肌肉/SD肌肉，肱骨头的SNR=SI骨头/SD骨头，以及相对应的冈上肌肌肉的CNR=（SI肌肉-SI背景）/SD肌肉，肱骨头的CNR=（SI骨头-SI背景）/SD骨头。在PDWI-FSETRA-FS 序列图像上，从肱二头肌长头肌腱上勾画ROI，分别记录ROI 内的信号平均值SI肌腱和相应的标准差SD肌腱，在同层面图像背景区也勾画ROI，记录ROI 内的信号平均值SI背景，ROI 均为面积0.1 cm2的类圆形；肱二头肌长头肌腱的SNR=SI肌腱/SD肌腱，CNR=（SI肌腱-SI背景）/SD肌腱（图1）。

在均匀水模中心ROI 选择约占水模截面75%的区域，测其信号平均值SI水模和标准差SD水模背景，SNR=SI水模/SD水模背景。

1.3.2 主观评价 由2 名主治医师采用双盲法对图像进行综合评分，出现分歧时经协商达成一致。2 名医师对各关节盂唇、关节囊、肌腱、肌腹、韧带及骨性结构等的显示情况进行评分：5 分，显示佳，无伪影，脂肪抑制序列脂肪得到充分抑制，诊断信心高；4 分，显示较好，脂肪抑制序列脂肪得到较好抑制，诊断信心较高；3 分，显示中等，脂肪抑制序列脂肪得到部分抑制，诊断信心中等；2 分，显示尚可，有伪影但不影响诊断，脂肪抑制序列脂肪得到少量抑制，诊断信心尚可；1 分，显示不清楚，伪影较严重，脂肪抑制序列脂肪无抑制，影响诊断。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0 统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以表示，组间比较行配对t 检验；计数资料以例表示。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 种线圈各序列图像质量的客观评价（表2，3）冈上肌PDWI-FSE-COR-FS、T1WI-FSE-COR 及肱骨头PDWI-FSE-TRA-FS、T2WI-FSE-SAG-FS 序列柔性线圈获得图像的SNR 均优于硬质线圈，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；冈上肌PDWI-FSE-COR-FS序列柔性线圈获得图像的CNR 优于硬质线圈，差异有统计学意义（P＜0.05）；其余各序列SNR 及CNR差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表2 肩关节硬质线圈与柔性线圈各序列的SNR 比较（n=33，）

表2 肩关节硬质线圈与柔性线圈各序列的SNR 比较（n=33，）

表3 肩关节硬质线圈与柔性线圈各序列的CNR 比较（n=33，）

表3 肩关节硬质线圈与柔性线圈各序列的CNR 比较（n=33，）

注：CNR，对比噪声比。

2.2 2 种线圈图像质量主观评价（表4）对图像质量进行综合评分，柔性线圈优于硬质线圈，差异有统计学意义（t=-5.831，P＜0.001），其中柔性线圈抑制脂肪更充分（图2）。

表4 肩关节硬质线圈与柔性线圈的图像质量主观评价（n=33）

2.3 水模测试 使用硬质线圈测试的SNR 为25.78±2.05，柔性线圈为26.02±1.09，两者差异无统计学意义（t=-0.496，P=0.627）（图3）。

3 讨论

MRI 的线圈种类繁多，单个线圈价格从几万到几十万不等，不可能一个部位配备多个专用线圈。柔性线圈和硬质线圈对肩关节成像质量的影响也存在争议。因此，本研究对比分析2 种线圈扫描得到的图像质量，在采用同一成像系统、同一扫描参数的情况下，使用柔性线圈获得的冈上肌PDWI-FSE-CORFS、冈上肌T1WI-FSE-COR、肱骨头PDWI-FSE-TRAFS和肱骨头T2WI-FSE-SAG-FS 序列图像的SNR 优于硬质线圈，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；冈上肌PDWI-FSE-COR-FS 序列柔性线圈获得图像的CNR 优于硬质线圈，差异有统计学意义（P＜0.05）；其余各序列SNR 及CNR 差异均无统计学意义（均P＞0.05）。由于样本的一致性较好，图像评价结果较客观。以往研究分别使用硬质线圈与柔性线圈对MRI 水模进行扫描并随机选择使用2 种线圈行MRI肩关节检查，得出的结论是硬质线圈获得的图像显示细节更好，更利于诊断［5-6］。以上研究与本研究结果不一致，原因可能为：高宇等［5］随机使用2 种线圈行MRI 肩关节检查，且客观评价水模的SNR，结果更偏向于水模本身的SNR；陈冠军等［6］的研究是单纯的工学实验，水模为标准的体型，并不像人体那样复杂多样，在工学实验中硬质线圈可优于柔性线圈，但在临床使用上柔性线圈更佳。而本研究的图像质量主观评价与客观评价，采用同一样本不同线圈的自身对照，最大程度地减少了因个体差异带来的影响，使结果更加客观。

本研究图像质量主观评价中，柔性线圈优于硬质线圈，主要是因柔性线圈可改变形状，贴合性更好，可完美地将肩关节包裹起来，线圈与肩关节之间无过多的空隙，脂肪抑制更充分；柔性线圈的通道更集中于肩峰处，因此肩峰、关节囊、关节盂周围的图像信号强度更高；柔性线圈可自由移动，便于将扫描关节放于主磁场中心，可增加图像的SNR；缺点是患者的舒适度会降低，线圈缠绕过紧会影响MRI 图像质量［11］。硬质线圈不适用于肩关节骨折或伴随剧痛的患者，因其不能改变形状，位置固定，大小不可调整，会加重患者的疼痛感。

PDWI-FS 序列可显示水分子且呈高信号，同时又可抑制周围脂肪组织的高信号干扰，从而凸显炎性组织的高信号，提高了检出敏感度［12］。因此，PDWI序列在关节MRI 诊断中应用更广泛，通过数据比较使用柔性线圈获得的PDWI 序列图像SNR 更高，更具有临床应用价值。在MRI 检查中，射频线圈的使用至关重要，该柔性线圈为相控阵线圈，仅负责接收射频信号，其发射射频信号由磁铁内部的体线圈完成，均匀度虽不及正交线圈，但可做到多单元、多通道、更大范围成像，通常为其直径的1/2，且扫描速度更快，使用相控阵线圈的并行成像有助于加速成像［13］，可并行采集且具有更好的SNR，表面线圈更能贴合扫描部位。体型过胖的患者使用柔性线圈脂肪抑制的效果不如硬质线圈，原因是患者体型过胖使柔性线圈无法形成闭合线圈，信号采集能力减弱。后期工作中，笔者发现体型太瘦的志愿者，无论用硬质线圈还是柔性线圈进行检查，图像的SNR 都不太好，原因是线圈与体表之间间隙过大，留有空气较多，产生磁化率伪影，也易产生呼吸运动伪影［14］，可在间隙处塞入海绵并用沙袋将患者手臂固定。

综上所述，在肩关节MRI 检查中，使用柔性线圈作为射频线圈可提高图像质量，具有一定的临床应用及推广价值。本研究样本量较小，今后可扩大样本量进一步完善。