Propeller 技术在消除踝关节磁共振成像运动伪影及改善图像质量中的应用研究

李俊华

（济南市第三人民医院磁共振室 山东 济南 250132）

踝关节在人体活动中承担重要作用，是下肢中主要承重关节与运动关节，由于具有高频活动特征，导致存在极高的损伤风险，也是人们常见的关节损伤部位[1]。在发生踝关节损伤后应尽早给予诊断及治疗，治疗不及时可导致慢性骨关节病变的发生，对人们运动和生活产生严重影响[2]。磁共振成像是骨科常用诊断技术，由于具备高分辨率而被广泛使用在骨科疾病中，特别在软组织扫描时能够表现多层面、多角度影像特征[3]，也能呈现典型的骨髓信号异常表现[4]，进而更适宜使用在关节损伤或关节病变的诊断中。但临床诊断时也会受到踝关节功能位与关节形态等影响，出现无法完全制动的情况，特别在关节损伤后持续疼痛症状的影响下更容易出现运动伪影问题，从而降低了扫描图像质量，不能满足影像科医师的阅片需要，影响临床诊断的准确性与及时性[5]。Propeller技术的主要作用为减少运动伪影和磁敏感伪影，对提高扫描影像质量有重要作用[6]，现阶段临床已将该项技术使用在多种疾病的磁共振检查中，均体现出可靠应用效果。本研究选取2022 年1 月—2023 年6 月于济南市第三人民医院行踝关节常规磁共振检查且图像存在运动伪影的60 例患者进行研究，旨在有效消除踝关节磁共振成像运动伪影，改善磁共振扫描图像质量，在踝关节磁共振扫描中使用Propeller 技术，并对使用技术前后的图像质量进行比较，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年1 月—2023 年6 月于济南市第三人民医院行踝关节常规磁共振检查且图像存在运动伪影的60 例患者为研究对象，其中男性38 例，女性22 例，年龄16 ～73 岁，平均（43.69±10.17）岁。所有患者均因踝关节疼痛、肿胀或活动受限而入院，其中部分患者无外伤史，但存在关节肿瘤样病变或关节感染情况。纳入标准： ①无磁共振检查禁忌；②沟通能力正常，意识状态正常；③近期未参加其他临床试验；④患者均签署知情同意书。排除标准：①病情危重；②妊娠早期妇女；③合并躁动症等精神疾病；④伴有不能长时间保持仰卧位的疾病。

1.2 方法

1.2.1 参数设置 使用GE SIGNA Pioneer 3.0T 磁共振扫描仪，参数设置如下。横断位质子密度加权成像（proton density-weighted imaging，PDWI）扫描中层厚为3，层间距为1，成像野（FOV）为15 cm×15 cm，重复时间（TR）为3 075 ms，回波时间（TE）为120 ms，采集矩阵为320×256，激励次数为2。矢状位PDWI 扫描中层厚为3，层间距为1，FOV 为15 cm×15 cm，TR为3 075 ms，TE 为120 ms，采集矩阵为320×256，激励次数为2。矢状位T1WI 扫描中层厚为3，层间距为1，FOV 为15 cm×15 cm，TR 为762 ms，TE 为26 ms，采集矩阵为320×256，激励次数为2。矢状位T2WI 扫描中层厚为3，层间距为1，FOV 为15 cm×15 cm，TR 为4 075 ms，TE 为85 ms，采集矩阵为320×256，激励次数为2。冠状位T2WI 扫描中层厚为3，层间距为1，FOV为15 cm×15 cm，TR 为2 504 ms，TE 为42 ms，采集矩阵为320×256，激励次数为2。

1.2.2 扫描方法 要求患者维持仰卧位并伸直下肢，患侧踝关节保持自然放松状态，将足尖下垂呈跖屈约20°，在关节周围使用软垫固定，避免发生外旋，圈中心设置为内踝水平线。常规扫描时先行定位像扫描，再依次完成横断位PDWI、矢状位PDWI、T1WI、T2WI、冠状位T2WI 扫描，矢状位与冠状位T2WI 扫描加压脂。横断位由上至下与距骨顶平行扫描，矢状位自左向右与内外踝连接线垂直扫描，冠状位自前向后与内外踝连接线平行扫描。由于常规扫描图像存在运动伪影，进而在横断位PDWI 与矢状位T2WI 使用Propeller 技术，应用Propeller 技术扫描时参数、方位均与常规扫描相同，但两次扫描间距时间＞20 s。

1.3 影像判定

获得影像图片后由2名临床资历丰富医师开展阅片，观察应用Propeller 技术后的运动伪影情况，并对技术应用前后的影像图片进行质量评估。评估标准：Ⅰ级：顺利完成阅片，横断位下距腓前韧带和胫腓前韧带清晰表现，矢状位下距骨、跟腱及周围关节和肌腱均清晰表现；Ⅱ级：阅片时发现影像不清晰，但能完成诊断，横断位与矢状位下大部分解剖结构均清晰表现，少部分欠清晰；Ⅲ级：阅片存在难度，对影像诊断形成影响，横断位与矢状位下解剖结构部分模糊；Ⅳ级：无法阅片，横断位与矢状位下解剖结构整体模糊。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对样本t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验，非参数独立样本比较应用秩和检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

60 例患者的磁共振图像均出现了运动伪影表现，其中，横断位PDWI 扫描时发现伪影共56 例，矢状位T2WI 扫描时发现伪影54 例，出现运动伪影图像质量评定结果均为Ⅱ～Ⅳ级。应用Propeller 技术后，显著减少运动伪影情况，且大幅度提高了图像质量，保证阅片的顺利完成。横断位PDWI 扫描与矢状位T2WI 扫描应用Propeller 技术前后的图像质量评定结果比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1、表2。

表1 横断位PDWI 扫描应用Propeller 技术前后图像质量评定结果比较[n（%）]

表2 矢状位T2WI 扫描应用Propeller 技术前后图像质量评定结果比较[n（%）]

3 讨论

目前，磁共振已成为重要的影像学检查技术，是保证疾病诊断的重要手段，为临床工作起到辅助作用，协助医师快速完成诊断，确保诊断准确性，并在治疗过程中提供参考依据，对病情评估与治疗效果等形成评估作用[7]。踝关节是人体活动的重要关节之一，对人们日常活动有重要作用，踝关节发生损伤或病变后会形成明显疼痛症状[8]，由于关节不自主运动等特点，在临床影像检查时极易出现无法完全固定的情况，进而在影像检查时高发运动伪影[9]。运动伪影是影响磁共振图像阅片及诊断的主要原因，严重降低图像质量，影响医师阅片，最终导致诊断准确性下降。1999 年PIPE 等[10]首次提出了Propeller 技术，主要利用旋转式充填技术，运用特定厚度的叶片以旋转方式填充K 空间数据，具体为一次回波时对通过中心区域平行的多条数据带进行填充，随后数据带开始旋转，旋转数据带在K 空间边缘顺序连接，逐步采集影像数据完全覆盖K 空间区域，自此完成填充。该项技术在采集数据的同时也进行着数据分析处理，完成相位校正、相关性加权以及图像重建等处理，由此完成图像合成减少了运动情况导致的失真数据，校正检查过程中的微运动数据偏差，从而显著抑制运动伪影的发生。

既往常规的Propeller 技术也存在一定局限性，可产生条纹伪影，或延长扫描时间，但当前临床采取的并行成像方法有效缓解此类问题，促使该项技术广泛运用于磁共振检查中，现已被应用于多疾病的诊断筛查中。HAHN 等[11]研究比较了肩关节磁共振检查中常规扫描与Propeller 技术扫描的效果，研究结果表明应用Propeller 技术后可获得更好的图像质量，更有助于临床诊断。吴华萍等[12]研究中在肩关节磁共振扫描中采用了常规技术方案与Propeller 技术方案，通过临床比较发现使用Propeller 技术后有效消除了多种伪影，并且提高了图像质量，改进了临床工作效率。王宏涛等[13]研究也将Propeller 技术应用在肩关节磁共振检查中，并将其与常规扫描效果进行比较，通过使用新技术扫描有效降低图像伪影的发生，改善了冈上肌边缘锐利度，完善了检查图像质量，从而认为在磁共振检查中应用Propeller 技术能够更好地表现关节局部解剖结构。应洪新等[14]在直肠癌磁共振扫描时采取了Propeller 技术，通过影像医师审阅与评估，证实该项技术可靠地减少了直肠蠕动伪影，提高了图像信噪比，在提升图像质量的基础上改进了临床诊断效果。李郑等[15]对常规磁共振检查发现运动伪影的行踝关节扫描患者采用了Propeller 技术，有效地提升了扫描图像质量，促使关节病变的影像表现更清晰。

回顾既往临床研究报道可见在磁共振检查中使用Propeller 技术对肩关节损伤、直肠癌、踝关节损伤等疾病诊断均有积极作用，但当前Propeller 技术在踝关节磁共振检查中的研究报道较少，国内外均缺乏相关研究，我院在踝关节磁共振检查中采取Propeller 技术，以此为创新点补充既往研究空白，为踝关节损伤或病变患者的影像学诊断提出新的建议。本项研究中60 例行踝关节磁共振检查患者的常规扫描图像均出现运动伪影，在发现伪影后应用Propeller 技术再行扫描，随后由影像科医师进行图像质量评估，研究结果显示56例患者为横断位PDWI 扫描时出现运动伪影，54 例患者为矢状位T2WI 扫描时出现运动伪影，而存在运动伪影的图像质量均为Ⅱ～Ⅳ级。应用Propeller 技术后，显著减少运动伪影，且大幅度提高了图像质量，保证阅片的顺利完成。横断位PDWI 扫描与矢状位T2WI扫描应用Propeller 技术前后的图像质量评定结果比较，差异有统计学意义（P＜0.05），从而证实了Propeller 技术在踝关节磁共振检查中的应用可行性。本项研究受到时间等方面限制所选取样本数量有限，也未对Propeller 技术应用前后磁共振检查时间等方面进行比较，未来还会进一步扩大样本数量，增加评估指标，以更好地评价Propeller 技术在踝关节磁共振检查中的应用价值。

综上所述，在踝关节磁共振检查中应用Propeller 技术有助于消除运动伪影，改善图像质量，对临床阅片与诊断均有积极作用。