头颅线圈行踝关节磁共振扫描时的影像质量影响因素分析

夏淑媛，彭广宇，徐守俭，王 文（通信作者）

（1滨州医学院附属医院放射科 山东 滨州 256600）

（2广东省人民医院珠海医院<珠海市金湾中心医院>放射科 广东 珠海 519090）

（3滨州医学院附属医院肿瘤科 山东 滨州 256600）

踝关节是人体下肢重要的承重部位，在日常生活中行走和运动很容易造成踝关节损伤或者退行性改变。据权威资料显示，踝关节损伤的发生率仅次于膝关节，且以韧带、关节软骨损伤最为常见[1-2]。早期诊断是临床治疗的关键，但其解剖结构复杂，常规X线、CT等诊断方式的临床应用效果不佳。MRI是目前评估韧带损伤、关节软骨及肌肉损伤最理想的影像学手段，MRI影像质量直接影响踝关节损伤诊断效能[3]。磁共振线圈是MRI系统的重要组成部分，常见的有头颅线圈、表面线圈、踝关节专用线圈等，虽临床上鲜有报道不同线圈的影像质量差异。在踝关节损伤的MRI检查中，人们普遍使用踝关节专用线圈，其能够获得较深的MR信号。相较于体线圈，头颅线圈不仅可以提供头颅、体部较深的MR信号，还能够提供更高的信噪比，其不仅仅可以提用于头部MRI成像外，还可用于四肢大范围病变组织，常见的如胫腓骨、桡骨和脚踝等。本文则以12通道头颅正交线圈为例，分析影响踝关节MRI影像质量的相关因素，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2020年1月—2022年1月间在滨州医学院附属医院就诊并行踝关节MRI检查的60例患者临床资料，其中男性37例，女性23例；年龄13～60岁，平均（39.69±13.78）岁；MR提示骨折5例，骨挫伤28 例，韧带损伤27例。

排除标准：①图像质量较差，不符合诊断要求者；②做过踝关节置换术或其他关节损伤术者；③序列缺失者；④扫描范围不规范者；⑤合并有其他严重病灶，干扰图像信号、噪音测量者。本研究遵循知情同意原则，均已告知患者及家属，并按流程签署知情同意书。

1.2 方法

采用德国西门子3.0T西门子Skyra MR扫描仪进行检查，指导患者保持仰卧位，足朝向扫描机架方向，踝关节自然放松舒适，跖屈角度20°为宜，踝关节采用十二通道头颅正交线圈进行包绕，两边用棉织物、沙袋等加以固定扫描，中心线—内外踝连线中点上方1 cm。选取两名高年资技师设计路线，扫描结束后对获取参数的一致性进行分析。扫描序列：PD TSE FS，扫描参数：重复时间（TR）间隔3 520 ms、回波时间（TE）间隔30 ms，层厚3 mm，层间距0.6 mm，矩阵320×256，视场角（FOV）160 mm×160 mm，翻转角160°。全方位扫描时包括横轴位、矢状位和冠状位，其中横轴位最关键，临床诊断的重要信息如肌腱和韧带等情况都靠它获取。通常情况下，扫描冠状位或矢状位时定位线要平行于距骨顶，从上往下对整个病变范围进行扫描；矢状位与内外踝连线保持垂直，扫描顺序从右往左进行；冠状位定位线要与内、外踝连线保持平行，扫描顺序从后往前。

图像及数据处理：将扫描完成后获取的所有影像数据全部上传至西门子副台工作站，距骨、滑液、跟腱、拇长屈肌的信号值采用相同感兴趣区域（ROI）进行相同层面测量，并对该层四个角的影像（无卷褶伪影）信号值进行测量，取其平均值对信噪比（SNR）噪声值进行计算，背景噪声的标准差要在同层踝关节前方无卷褶伪影处采用ROI测量，根据3次测量结果取平均值。

1.3 质量控制

正式调查前要先预调查，相关调查内容以预调查结果作为参考进一步完善。调查时，图像要由相关专业人员采集，上传平台前要反复核实（“MRI设备及其临床应用信息管理平台构建”项目研发的图像采集信息平台），若出现漏传、错传要根据系统提示及时补传、更正，现场的监督工作由质量监督小组负责。选取3～5名经验丰富的高年资专家评价同一图像质量，若无运动伪影说明图像质量高，见图1。

图1 踝关节损伤MRI图像质量比较

1.4 统计学方法

采用SPSS 25.0统计软件处理数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x-± s）表示，行t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，行χ2检验。采用单因素分析及Logistic回归分析影像图像质量的相关因素，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI图像质量情况

60份踝关节MRI图像中17份有运动伪影，发生率为28.33%。

2.2 踝关节MRI图像质量的单因素

分别从性别、年龄、扫描平面、扫描序列、线圈缠绕过松、扫描次数、踝关节损伤类型等因素进行分析。结果显示扫描方位、扫描序列、扫描次数均及线圈缠绕过松是影响图像质量的单因素（P＜0.05），见表1。

表1 头颅线圈踝关节MRI图像质量的单因素 单位：例

2.3 影响踝关节损伤MRI图像质量的多因素

Logistic回归分析显示，扫描平面、扫描序列及线圈缠绕过松均是影响踝关节损伤MRI图像质量的独立影响因素（P＜0.05），其中多方位扫描、TSE/PDWI是影响踝关节损伤MRI图像质量的保护因素，线圈缠绕过松是危险因素。见表2。

表2 影响踝关节损伤MRIC图像质量的多因素

3 讨论

踝关节损伤是临床较为常见的损伤之一，临床上主要使用X线、CT及MR等影像学检查进行诊断[4-5]。X线检查具有操作简单、耗时短、费用低廉、患者耐受度高等优势，多用于疑似踝关节损伤患者解剖复位治疗或骨损伤手术治疗的疗效评估，但易受X线投照角度、重复性难、影像重叠等影响导致图像质量较差。CT成像亦是一种快速诊断方法，可以直观地观察骨折特征，特别是对隐匿性骨折优势显著；但对软组织显示清晰度较差，相较而言诊断价格昂贵且存在辐射，导致患者接受度较低[6]。MR是目前踝关节损伤的首选影像学检查方法，尤其是对韧带、关节软骨、肌腱等软组织损伤的显示优于上述两种方法，能任意重建、多方位成像的3D序列等更高级序列的应用也极大提高了其诊断准确性[7-8]。同时踝关节损伤主要为韧带和关节软骨损伤，患者大多存在关节结构稳定性变差、遗留疼痛等并发症，必须定期通过影像学检查来判断病情或者疗效，MRI以其对韧带、关节软骨显示敏感，是临床踝关节诊断及治疗后复查最佳方法[9]。

本研究结果显示，60例踝关节损伤患者MRI图像中运动伪影发生率为28.33%。Logiatic回归分析显示，扫描平面、扫描序列及线圈缠绕过松是影响MRI图像质量的独立影响因素（P＜0.05）。踝关节MRI成像中横轴位、矢状面及冠状位等3个解剖平面是常规扫描平面，不同平面可以显示不同部位韧带组织、骨骼结构及损伤情况。矢状位可以显示距骨、胫骨后肌腱、跟距关节、距胫关节等软骨和关节腔[10-11]；冠状面则可以更好地显示腓距关节、距胫关节、距跟关节以及外踝及韧带[12]。临床上踝关节病变范围多较小，且呈现点状或线状，通过多平面能够准确评估整个脚踝的情况，构建更为清晰的影像图。常规序列包括T1WI、T2WI、PDWI，本研究中PDWI的脂肪抑制序列中获取的踝关节损伤图像伪影占比最低，究其原因可能是FOV值小于踝关节解剖结构所致，因此可以通过适当增加FOV来获得高质量的MRI图像。近年来，人们发现3D-FS-SPGR序列在诊断关节损伤中应用效果较好。曾敏光等[13]表示3D-FS-SPGR序列擅长获取组织出血情况，对于踝关节小范围的点状，线状征象效果更好。孙岩等[14]表示相较于MR扫描参数的优化组合，合适的线圈选择也能更好地诊断出踝关节韧带损伤情况。线圈缠绕过松会造成MRI图像出现运动伪影，这与本研究结果吻合。射频线圈形状、大小及敏感性都会影响信噪比，而信噪比是衡量图像质量最主要的参数。线圈缠绕过松会导致其包含的组织体积变大，产生噪声量也随之变大；线圈过松导致成像组织与线圈间距变大，减弱了信号强度，无法更好地接收MR信号，因此成像质量变差。

本研究不足：其一，纳入的样本量较少，可能导致结果有偏倚；其二，因为本研究中患者均采用十二通道头颅正交线圈进行包绕，因此无法分析不同线圈对MRI质量的影响，希望在以后进行大样本、多中心分析，为提高踝关节损伤MRI诊断提供参考。

综上所述，扫描平面、扫描序列及线圈缠绕过松是影响踝关节损伤MRI质量的独立影像因素，临床上可通过多平面扫查、选择合适的序列调节FOV范围及避免线圈包绕过松等方式来实现MRI图像质量控制。