夏振元，莫欣鑫，藍(lán)嵐，余小平，楊成，李偉雄

早期準(zhǔn)確評(píng)估前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)退變性損傷程度，有助于臨床評(píng)估ACL的生理和病理狀態(tài)，指導(dǎo)患者健康運(yùn)動(dòng)。合成磁共振成像(synthetic magnetic resonance imaging，SyMRI)可敏感地測(cè)量組織的弛豫時(shí)間及質(zhì)子密度變化且具有較高的可重復(fù)性[1-3]，從而能應(yīng)用于評(píng)估ACL早期退變性損傷，但目前相關(guān)研究報(bào)道較少。本文通過(guò)對(duì)比正常以及早期退變損傷ACL的合成磁共振成像參數(shù)的差異，旨在初步探討SyMRI定量評(píng)估ACL早期退變性損傷的臨床價(jià)值，并作為后期研究的技術(shù)驗(yàn)證。

材料與方法

1.一般資料

搜集2020年1月-2021年9月在本院經(jīng)關(guān)節(jié)鏡確診的80例患者的單膝關(guān)節(jié)SyMRI數(shù)據(jù)。其中，女46例，男34例，年齡30～70歲，平均(50.03±9.64)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①ACL的狀態(tài)經(jīng)關(guān)節(jié)鏡檢查評(píng)估。②所無(wú)明顯膝關(guān)節(jié)外傷。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并感染、腫瘤等影響ACL信號(hào)；②具有類風(fēng)濕、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、痛風(fēng)等其它可引起膝關(guān)節(jié)滑膜炎的基礎(chǔ)性疾??；③因膝關(guān)節(jié)畸形、關(guān)節(jié)纖維化等原因引起膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能障礙。關(guān)節(jié)鏡下ACL分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下。正常：ACL表面光澤滑潤(rùn)，形態(tài)和結(jié)構(gòu)無(wú)明顯異常；早期退變：ACL連續(xù)性良好，張力稍減低，光澤暗淡，表面不同程度毛糙、皸裂或伴有少許纖維束撕裂。其中，ACL整體形態(tài)及連續(xù)性良好、張力如常，表面較毛糙、變白為早期輕微退變；ACL整體形態(tài)及連續(xù)性較好、張力稍減低、表面明顯毛糙、暗淡，伴或不伴有皸裂者為早期明顯退變。

2.檢查方法

使用Signa Pioneer 3.0T磁共振成像儀和16通道體表柔性線圈。患者取仰臥位，膝關(guān)節(jié)屈曲10°～15°，足先進(jìn)。常規(guī)掃描序列包括橫軸面、冠狀面和矢狀面FSE-PDWI序列。橫軸面SyMRI采用2D-快速自旋多動(dòng)態(tài)多回波序列(multiple-dynamic multiple-echo，MDME)進(jìn)行掃描，又稱一站式弛豫定量磁共振(MAGnetic resonance image Complication，MAGiC)序列。掃描參數(shù)：TR 4000 ms，TE 20 ms，視野160 mm×160 mm，矩陣320×224，層厚4.0 mm，層間距0.5 mm，激勵(lì)次數(shù)1。

3.圖像處理及分析

將SyMRI原始數(shù)據(jù)傳輸至主機(jī)MAGiC后處理軟件中，軟件自動(dòng)生成橫軸面T2WI、T1WI和STIR圖像，調(diào)整弛豫率使膝關(guān)節(jié)組織結(jié)構(gòu)在STIR圖像上顯示最佳。在STIR圖像上，選取ACL中上部水平兩個(gè)相鄰層面手動(dòng)勾畫(huà)ROI，ROI面積占該層面ACL面積的2/3～3/4，此時(shí)軟件將自動(dòng)顯示該ROI的T1、T2及質(zhì)子密度(proton density，PD)值(圖1～3)，每個(gè)層面測(cè)量3次，并取兩個(gè)層面的平均值記為最終結(jié)果。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 22.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析比較各組間患者年齡的差異。采用多組獨(dú)立樣本Kruskal-Wallis檢驗(yàn)，對(duì)比各組間患者性別構(gòu)成比的差異。對(duì)兩組患者ACL的T1值、T2值和PD值分別進(jìn)行秩次轉(zhuǎn)換，采用單因素方差分析，對(duì)比各組間參數(shù)秩次的差異性，并采用ROC曲線評(píng)價(jià)各參數(shù)診斷ACL早期退變的效能。0.50.9為診斷效能較高[4]。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.一般資料的比較

正常對(duì)照組、輕微退變組及明顯退變組患者的年齡分別為(41.23±6.68)、(51.54±6.15)和(60.09±4.46)歲，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=64.94，P<0.01)。三組患者性別構(gòu)成比的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H=0.273，P=0.872)。

2.各組間各項(xiàng)SyMRI參數(shù)的比較

T1、T2和PD值在3組間的比較結(jié)果見(jiàn)表1。將各組T1、T2和PD值進(jìn)行秩次轉(zhuǎn)換，以秩次作為變量，應(yīng)用方差分析對(duì)各參數(shù)秩次進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示各參數(shù)秩次成正態(tài)分布，且方差齊，且組間總體差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=11.248、11.991和118.162，P均<0.01)。

進(jìn)一步采用LSD-t檢驗(yàn)進(jìn)行組間兩兩比較，結(jié)果顯示：PD值在正常組、輕微退變組及明顯退變組之間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，且正常組PD值低于輕微退變組，輕微退變組PD值低于明顯退變組(圖1～3)；T1值及T2值在正常組和早期輕微退變組之間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，而正常組和早期輕微退變組的T1值及T2值均低于早期明顯退變組(P<0.01)，詳見(jiàn)表1。

圖1 女，47歲，ACL正常患者。a)FSE-PDWI序列示ACL呈正常低信號(hào)(箭)；b)SyMRI-PD Mapping示ACL色階呈均勻深藍(lán)色，其T1、T2和PD值分別為1213ms、36ms和38.4pu。 圖2 女，56歲，ACL早期輕微退變患者。a)FSE-PDWI序列示ACL呈不均勻稍高信號(hào)(箭)；b)SyMRI-PD Mapping示ACL的T1、T2和PD值分別為946ms、55ms和53.6pu。 圖3 女，63歲，ACL早期明顯退變患者。a)FSE-PDWI序列示ACL信號(hào)明顯增高(箭)；b)SyMRI-PD Mapping示ACL的T1、T2和PD值分別為1685ms、79ms和76.4pu。

表1 三組間前交叉韌帶SyMRI參數(shù)的比較

3.SyMRI各參數(shù)對(duì)ACL早期退變的診斷效能

采用ROC曲線分析評(píng)估SyMRI各參數(shù)對(duì)ACL早期退變的診斷價(jià)值，結(jié)果見(jiàn)表2和圖4。PD對(duì)ACL早期退變有較高的診斷效能，其敏感度、特異度、約登指數(shù)及AUC分別為92%、90%、0.82和0.957。

表2 各項(xiàng)SyMRI參數(shù)對(duì)ACL退變的診斷效能

圖4 SyMRI參數(shù)診斷ACL早期退變的ROC曲線，以PD的AUC最大，T2的AUC最小。

討 論

SyMRI是近年來(lái)新興的一種磁共振定量成像技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)組織弛豫時(shí)間及質(zhì)子密度絕對(duì)值的同時(shí)測(cè)量[5-6]。不同于常規(guī)掃描序列，其采用基于多個(gè)延遲飽和多回波原理的MAGiC序列進(jìn)行成像掃描，成像過(guò)程中首先通過(guò)不同TR施加的多個(gè)飽和脈沖，以獲得組織T1弛豫時(shí)間，并同時(shí)進(jìn)行多回波、多延遲時(shí)間采集，獲取組織T2弛豫時(shí)間，最后通過(guò)計(jì)算可獲得PD定量圖譜[7-9]，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)組織結(jié)構(gòu)弛豫時(shí)間及質(zhì)子密度的定量評(píng)估。有研究表明MAGiC序列應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)成像，其圖像質(zhì)量和對(duì)病變的顯示及診斷均與常規(guī)MRI無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[10]。Lee等[11]的研究結(jié)果表明SyMRI中測(cè)量的T2值可對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨早期損傷進(jìn)行定量評(píng)估。孟鐵豹等[12]的研究結(jié)果顯示SyMRI可通過(guò)測(cè)量和分析T1和T2值的變化提高對(duì)前列腺癌的診斷敏感性。另外在神經(jīng)系統(tǒng)方面，SyMRI可敏感地定量評(píng)估腦組織發(fā)育以及神經(jīng)纖維髓鞘化狀態(tài)[13]，以上SyMRI的技術(shù)原理及在臨床各相關(guān)方面的研究為其評(píng)估前交叉韌帶早期退變奠定了一定的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

前交叉韌帶是保證膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定及正常活動(dòng)的重要結(jié)構(gòu)，雖然運(yùn)動(dòng)損傷及外傷是導(dǎo)致其損傷的主要原因[14]，但隨著年齡的增長(zhǎng)，前交叉韌帶常出現(xiàn)磨損、黏液變性以及輕微外傷后修復(fù)等退變性損傷改變，退變性損傷所導(dǎo)致的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及成分的改變是ACL弛豫時(shí)間和質(zhì)子密度發(fā)生變化的基礎(chǔ)。在弛豫時(shí)間方面，本研究結(jié)果顯示，T1及T2值在正常組和輕微退變組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，而正常組和早期輕微退變組的T1及T2值均低于早期明顯退變組(P<0.05)，且約登指數(shù)均不足0.5，診斷效能均較低，說(shuō)明SyMRI測(cè)得的T1及T2值可反映較明顯的ACL退變性損傷，但對(duì)輕微退變性損傷不敏感，對(duì)定量評(píng)估ACL的輕微退變性損傷存在較大誤判風(fēng)險(xiǎn)。該研究結(jié)果與車樹(shù)楠等[15]關(guān)于SyMRI在乳腺癌診斷方面的研究存在較大差異，這可能與不同組織的弛豫時(shí)間差異較大有關(guān)。另外本研究中將ACL早期退變性損傷進(jìn)行更細(xì)微的劃分，亦是研究結(jié)果存在差異的原因。

在質(zhì)子密度變化方面，本研究結(jié)果顯示，PD值在正常組、輕微退變組及明顯退變組之間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)，且正常組的PD值低于輕微退變組，輕微退變組的PD值低于明顯退變組。本研究結(jié)果顯示的PD值的變化規(guī)律與Arita等[16]及李白潔[17]等關(guān)于SyMRI中PD值定量評(píng)估前列腺癌方面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致。說(shuō)明SyMRI中測(cè)量的PD值可評(píng)估前交叉韌帶早期退變性損傷，且其敏感度明顯高于T1值及T2值，這可能是因?yàn)锳CL退變性損傷常伴有水分子、粘液蛋白或其它成分的增加，這些成分的輕微變化，可使本身氫質(zhì)子含量較少的前交叉韌帶的PD明顯提高，但輕微退變尚不足以影響ACL內(nèi)部結(jié)構(gòu)中整體氫質(zhì)子的自旋弛豫及晶格弛豫，這可能是正常組與輕微退變組之間T1值及T2值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的原因。隨著ACL組織結(jié)構(gòu)的退變進(jìn)展，其內(nèi)結(jié)構(gòu)和成分更復(fù)雜，水分子增多，T1值及T2值的變化逐步得以體現(xiàn)。ROC曲線分析顯示PD值對(duì)ACL退變性損傷具有較高的診斷效能，其敏感度、特異度、約登指數(shù)及曲線下面積分別為92%、90%、0.82和0.957，進(jìn)一步說(shuō)明SyMRI中測(cè)量的PD值可用于定量評(píng)估ACL早期退變性損傷。

本研究存在一些局限性：首先，樣本數(shù)據(jù)較少，需要增加樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證；其次，ACL常由多個(gè)纖維束組成，其間常存在富含脂肪的結(jié)締組織，可能對(duì)ACL的SyMRI定量參數(shù)值的測(cè)量可能有一定影響，尚需進(jìn)一步評(píng)估韌帶內(nèi)各個(gè)纖維束的定量參數(shù)值，以驗(yàn)證SyMRI技術(shù)的可行性。

綜上所述，由SyMRI生成的PD值可定量評(píng)估ACL的早期退變性損傷，具有較高的臨床參考價(jià)值。