1.5T MRI 3D-True FISP对膝关节半月板根部成像效果分析

孙启才 刘 伟

（1.枣庄市薛城区人民医院影像科，山东 枣庄，277000；2.滕州市中心人民医院影像科，山东 枣庄，277500）

半月板是人体膝关节腔内的两块月牙形的纤维软骨结构，位于胫骨平台内外侧的关节面，可以支持膝部的旋转动作以及吸收振荡，其外形使股骨髁在胫骨平台上形成凹陷，也可以增加关节稳定性。另外，半月板承担了膝盖传递的大部分负荷并将其转化为向四周的环向应力，在维持正常膝关节功能与膝关节保护中发挥着不可或缺的作用。半月板根部对于维持半月板正常位置及发挥生理功能至关重要，依据纤维附着点的位置不同而分为4处，外力作用下易发生损伤，导致半月板根部撕裂（root tear of meniscus，MRT），影响膝关节功能。根据文献报道，以内外侧后根撕裂最为常见，占比超过70%[1]。1.0T以上高场强的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是诊断MRT及合并损伤的首选方式，不过由于半月板根部结构细小，常规平扫观察仍存在局限，漏误诊率高[2]。近年来，MRI 3D序列快速发展，大大提高了MRI的空间分辨率，特别是三维真稳态进动快速成像（3D-true fast imaging with steady-state precession，3D-True FISP）序列，可以稳态成像，更好地显示细小软骨病变，在MRT临床诊断中展现出技术优势[3]。本研究旨在探究1.5T MRI 3D-True FISP序列成像半月板根部及诊断MRT的临床效果，具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2021年1月—2023年1月枣庄市薛城区人民医院收治的64例MRT患者中作为研究对象，其中，男性43例，女性21例；年龄23～66岁，平均年龄（41.30±5.57）岁；左膝损伤29例，右膝损伤35例；MRT类型：内侧半月板后根（posterior root of the medial meniscus，PRMM）撕裂30例，外侧半月板后根（posterior root of the lateral meniscus，PRLM）撕裂19例，内侧半月板前根（anterior root of the medial meniscus，ARMM）撕裂8例，外侧半月板前根（anterior root of the lateral meniscus，ARLM）撕裂7例。患者均对本研究知情同意并签署知情同意书。本研究经过枣庄市薛城区人民医院医学伦理委员会审批通过。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①以膝关节疼痛、肿胀、活动受限为主要临床表现，有明确膝关节外伤史，麦氏检查阳性，经关节镜手术探查确诊MRI；②首次发病，单侧病变；③年龄≥18岁，性别不限；④术前行1.5T MRI检查，接受常规平扫和3D-True FISP、3D-DESS与3D-SPACE三种3D序列扫描，影像学资料完整。

排除标准：①合并类风湿性关节炎、骨关节肿瘤、痛风性关节炎等其他类型膝关节病变者；②外伤致膝关节骨折，严重变形；③身体质量指数≥30 kg/m2的肥胖病例；④存在MRI检查禁忌证；⑤既往膝关节损伤病史或手术病史。

1.3 方法

使用美国GE Signa HDxt 1.5T超导磁共振扫描仪和膝关节8通道相控阵专用线圈。检查时，患者摘除随身金属物品，仰卧于检查床，足先进，膝关节置于线圈中央，指导患者保持身体平稳，安静配合。先行常规2D平扫，采用矢状面FSE 序列T1WI、矢状面与冠状面FRFSE序列脂肪抑制PDWI、横断面FSE序列脂肪抑制质子密度加权像。再行3D扫描，分别采用3D-True FISP序列、3D-DESS序列和3D-SPACE序列进行半月板成像。3D-True FISP序列扫描参数：重复时间13.9 ms，回波时间5.3 ms，层厚0.7 mm，层间距0.1 mm，矩阵486×512，宽带200 kHz，翻转角30 °，视野160×160 mm2，扫描时间320 s。3D-DESS序列扫描参数：重复时间11.2 ms，回波时间5.1 ms，层厚0.5 mm，层间距0.1 mm，矩阵486×512，宽带200 kHz，翻转角28 °，视野160×160 mm2，扫描时间240 s。3D-SPACE序列扫描参数：重复时间11.2 ms，回波时间4.9 ms，层厚0.7 mm，层间距0.1 mm，矩阵486×512，宽带200 kHz，翻转角28 °，视野160×160 mm2，扫描时间280 s。扫描所得原始图像上传工作站进行多平面重建，层厚与层间距均为1 mm。

1.4 观察指标

①半月板根部图像质量评价。由科室2名资深MRI诊断医师采用双盲法阅片，分别阅读各序列原始图像与重建图像，观察PRLM、PRMM、ARLM与ARMM解剖细节的图像清晰度，以2人一致结论为评价结果，意见不一则协商而定，统计图像质量优良率。图像质量评价标准参照文献拟定：半月板解剖细节显示清晰，可清楚辨认根部结构及观察损伤情况为优；半月板解剖细节显示比较清晰，可以辨认根部结构及观察损伤情况为良；半月板解剖结构显像一般，可大致辨认根部但细节欠清晰为可；半月板解剖结构模糊，难以进行根部观察为差[4]。优良率=（优+良）例数/总例数×100%。②图像信噪比（signal to noise ratio，SNR）与对比度噪声比（contrast to noise ratio，CNR）比较。于工作站内测量各个序列图像下半月板根部（PRLM、PRMM、ARLM、ARMM）信号强度与邻近组织（膝关节滑液和股骨后方腓肠肌）的信号强度，测量于最大冠状面下进行，由同一名医师操作，测量2次取均值记录。SNR=半月板根部信号强度/背景噪声标准差，CNR=（半月板根部信号强度-邻近组织信号强度）/背景噪音标准差[5]。两项指标均为MRI图像基本质量参数，指标值越低，图像越模糊，对病变的识别度越困难。③MRT诊断准确率。于MRI各序列图像下观察半月板根部，给予影像诊断，以关节镜手术探查结果金标准，评价MRI各序列诊断MRT的准确率。

1.5 统计学分析

2 结果

2.1 半月板根部图像质量评价

PRLM 与ARMM 两个部位3D-True FISP、3D-DESS与3D-SPACE序列图像优良率两两比较，差异无统计学意义（P＜0.05）；PRMM与ARLM部位3D-True FISP序列图像质量优良率高于3D-SPACE序列，差异有统计学意义（P＜0.05），与3D-DESS序列比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1、图1。

图1 各序列半月板根部图像质量示意图

表1 MRI 三种不同序列半月板根部图像质量优良率比较 [n（%）]

2.2 图像SNR与CNR比较

PRLM、PRMM、ARLM与ARMM四个部位3D-True FISP序列与3D-DESS序列的SNR、CNR（关节液）与CNR（肌肉）均高于3D-SPACE序列，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

序列例数PRLM SNRCNR（关节液）CNR（肌肉）3D-True FISP6434.56±6.40118.67±26.3130.57±8.20 3D-DESS6436.45±6.13122.40±29.5832.21±8.39 3D-SPACE6412.86±2.7738.42±9.54 6.23±4.11 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS1.706/0.0900.754/0.4521.118/0.266 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE28.055/＜0.00121.612/＜0.00122.247/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE24.893/＜0.00122.940/＜0.00121.229/＜0.001

续表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

序列例数PRMM SNRCNR（关节液）CNR（肌肉）3D-True FISP6433.84±5.82110.77±21.0324.14±6.55 3D-DESS6435.60±4.19106.24±24.6525.83±6.70 3D-SPACE6411.57±2.6134.06±8.3110.52±3.20 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS1.963/0.0521.119/0.2661.443/0.152 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE38.943/＜0.00122.198/＜0.00116.496/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE27.932/＜0.00127.139/＜0.00114.947/＜0.001

续表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

序列例数ARLM SNRCNR（关节液）CNR（肌肉）3D-True FISP6439.42±6.71131.50±25.8822.38±7.64 3D-DESS6438.35±8.28127.94±26.1920.55±7.19 3D-SPACE64 9.80±3.14 39.72±10.64 5.06±4.20 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS0.803/0.4230.774/0.4411.396/0.165 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE25.792/＜0.00124.966/＜0.00114.882/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE31.986/＜0.00126.240/＜0.00115.893/＜0.001

续表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

表2 MRI三种不同序列半月板根部SNR与CNR比较 （）

序列例数ARMM SNRCNR（关节液）CNR（肌肉）3D-True FISP6427.75±6.22125.52±30.5126.28±6.92 3D-DESS6430.14±6.96129.30±28.8327.54±7.37 3D-SPACE6410.22±1.95 41.62±11.07 8.56±3.23 χ2/P3D-True FISP VS 3D-DESS2.048/0.0430.720/0.4730.997/0.321 χ2/P3D-DESS VS 3D-SPACE22.048/＜0.00122.713/＜0.00118.870/＜0.001 χ2/P3D-True FISP VS 3D-SPACE21.514/＜0.00120.680/＜0.00118.563/＜0.001

2.3 MRT诊断准确率

三种序列中，以3D-True FISP诊断MRT准确率最高，3D-SPACE准确率最低，但组间两两比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 MRI不同序列诊断MRT的准确率比较 [n（%）]

3 讨论

MRT是膝关节半月板损伤的常见类型，由于后角根部活动度低，承受的压力大，因此损伤常见于PRLM和PRMM[6]。MRT的临床表现缺乏典型性，容易漏误诊，而一旦发生MRT，患者的膝关节软骨将暴露于超出生理量的负荷中，会加速关节软骨退变和损伤，最终导致骨性关节炎[7]。因此，采取有效的膝关节根部成像方法继而早期诊断MRT并予以有效治疗十分必要。

MRI对软组织敏感，是临床诊断MRT的重要方法，目前已有大量研究证实其敏感度与特异度高于CT、超声等常规影像学方法。3D序列是近年应用于临床的MRI成像新技术，可以激发一定范围的容积，再通过两组相位编码和频率编码实现空间定位和立体成像，相较传统2D成像序列而言，具有空间分辨与图像信噪比高、容积效应轻的技术优势，图像质量更好，组织显示更加精细，可以大大提高微小病变的诊断率[8]。有研究以3D序列诊断半月板损伤，结果显示灵敏度与阳性预测值均高于常规平扫，效果肯定[9]。

目前，临床可用MRI 3D序列众多，但是关于不同序列成像半月板根部及诊断MRT的研究与报道较少。本研究中使用的三种序列均为稳态序列，其中3D-True FISP序列是True FISP与水激发技术的联合使用，它利用重绕梯度场来平衡稳态自由进动重聚信号，因此加权图像对比度与SNR高，被认为是稳态进动中信号最强的序列[10]。3D-True FISP序列层厚薄，后期可以多角度重建，而且图像对比由T2、T1及质子密度共同决定，因此能够提供丰富的含水结构与软组织图像信息，两者对比度良好，利于观察软组织细微变化信号。有研究指出，以3D-True FISP序列扫描关节软骨组织时，软组织的T2/T1值低，关节液与脂肪T2/T1值高，前者呈低信号，后者呈高信号，两者会形成明显对比，便于组织识别与观察[11]。3D-SPACE序列由快速自旋回波序列衍生而来，它采用小角度汇聚脉冲，T2弛豫时间与回波链长，能够避免T2衰减效应，从而降低图像噪声，提升PDWI图像质量，以此诊断软组织疾病效果优于传动2D成像序列。不过，3D-SPACE序列主要以质子密度差异作为组织间型号对比，因此图像信息较为单一，相对3D-True FISP序列而言，组织细节显示能力要差。有研究指出，半月板根部主要由纤维束构成，在MRI 3D序列上可见高低相间的梳齿状信号影，其结构的复杂性不利于3D-SPACE序列观察，而3D-True FISP序列对纤维结构更敏感，因此细节显像更好，以此诊断MRT的图像质量以及SNR和CNR更高，利于MRT观察特别是细微撕裂的观察[12]。本研究中，3D-True FISP序列扫描PRMM、PRLM、ARMM与ARLM的图像质量优良率高于3D-SPACE序列，SNR与CNR也高于3D-SPACE序列，与孙岩等[13]报道结论相符，提示3D-True FISP序列可以更好地显示各半月板根部，为诊断MRT提供更清晰的影像信息。此外，本研究中3D-True FISP序列诊断MRT的准确率也高于3D-SPACE序列，但差异无统计学意义。3D-DESS序列是相反序列镜像与1次激发后采集稳态进动快速成像2个回波共同成像，同样可以较好地显示关节软骨与关节滑液。关于其与3D-True FISP序列扫描膝关节的成像效果，学者观点存在差异。有研究指出，两者均可以有效显示膝关节软骨，软骨/关节滑液的SNR基本相当[14]。另有研究指出，90°翻角3D-True FISP序列扫描正常膝关节与3D-DESS序列所见一致，但90°翻角下3D-DESS序列成像更优[15]。本研究中，以两个序列成像半月板根部，除PRLM与ARLM两个部位3D-True FISP序列的SNR低于3D-DESS序列之外，图像质量优良率与其他部位SNR和CNR均未见明显差异，MRT检出率也基本相当，提示两者显像半月板根部的效果基本相当，总体优于3D-SPACE序列。

综上所述，以1.5T MRI进行膝关节检查，3D-True FISP序列对半月板根部的成像效果与3D-DESS序列基本相当，均优于3D-SPACE序列，但以此诊断MRT的准确率与3D-SPACE序列无明显差异。从理论上讲，3D-True FISP序列半月板成像质量优于3D-SPACE序列，更利于MRT诊断，本研究中两者检出率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），考虑可能与纳入病例数较少、未细分MRT部位等有关，有待扩大样本量深入探讨，进一步丰富和验证研究结论。