3.0T磁共振3D Space雙反轉(zhuǎn)序列對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷價(jià)值

吳 濤WU Tao敖國(guó)昆AO Guokun許國(guó)宇XU Guoyu袁曉東YUAN Xiaodong石清磊SHI Qinglei張海平ZHANG Haiping吳 霄WU Xiao

作者單位1. 河北北方學(xué)院研究生部 河北張家口075000 2.解放軍第309醫(yī)院放射科 北京 100091 3. 西門(mén)子（中國(guó)）有限公司臨床市場(chǎng)部 北京100102

3.0T磁共振3D Space雙反轉(zhuǎn)序列對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷價(jià)值

吳 濤1WU Tao敖國(guó)昆2AO Guokun許國(guó)宇2XU Guoyu袁曉東2YUAN Xiaodong石清磊3SHI Qinglei張海平1ZHANG Haiping吳 霄1WU Xiao

作者單位1. 河北北方學(xué)院研究生部 河北張家口075000 2.解放軍第309醫(yī)院放射科 北京 100091 3. 西門(mén)子（中國(guó)）有限公司臨床市場(chǎng)部 北京100102

Department of Radiology， the 309thHospital of PLA， Beijing 100091， China

Address Correspondence to： AO Guokun E-mail： aogk309@vip.163.com

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2016年 第24卷 第8期：623-626

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （8）： 623-626

目的 探討3.0T磁共振3D Space雙反轉(zhuǎn)（3D Space-DIR）序列在膝關(guān)節(jié)滑膜炎中的診斷價(jià)值。資料與方法 對(duì)2014年6月-2015年7月于解放軍第309醫(yī)院就診，疑似膝關(guān)節(jié)滑膜炎并擬行手術(shù)的120例患者行膝關(guān)節(jié)常規(guī)序列（T1WI、T2WI、PDWI）及3D Space-DIR序列掃描，并于3D Space-DIR序列、T2WI序列圖像上分別測(cè)量滑膜厚度。以病理結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”繪制ROC曲線，評(píng)價(jià)3D Space-DIR序列對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷能力；分別計(jì)算試驗(yàn)組（T1WI、T2WI、PDWI）及對(duì)照組（T1WI、T2WI、PDWI、3D Space-DIR）對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷敏感度、特異度及準(zhǔn)確率。結(jié)果 試驗(yàn)組的ROC曲線下面積為0.934，高于對(duì)照組的0.770，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。試驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為97.8%、85.7%、95.8%和89.9%、62.0%、85.0%。結(jié)論 3D Space-DIR序列在膝關(guān)節(jié)滑膜炎中具有更好的診斷效果，可以提高對(duì)于膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷能力。

滑膜炎；膝關(guān)節(jié)；磁共振成像

膝關(guān)節(jié)滑膜是全身關(guān)節(jié)中最大的滑膜，根據(jù)其發(fā)病的組織病理改變分為滑膜炎、增生、感染、化生、腫瘤等，而其中滑膜炎是一種常見(jiàn)的病理改變［1］。膝關(guān)節(jié)滑膜炎發(fā)病原因多樣，常見(jiàn)的有退行性骨關(guān)節(jié)病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、結(jié)核、色素沉著絨毛結(jié)節(jié)性滑膜炎等，均可導(dǎo)致滑膜不同程度增厚、滑膜腔積液、滑膜結(jié)節(jié)形成，常引起膝關(guān)節(jié)腫痛，甚至功能障礙［2］。因此，提高滑膜炎的診斷率并及時(shí)治療具有極其重要的臨床意義。近年來(lái)，隨著高場(chǎng)、超高場(chǎng)磁共振儀的普及，圖像質(zhì)量大幅度提高，常規(guī)T1WI、T2WI序列雖可以顯示滑膜大體形態(tài)，但在顯示滑膜厚度、滑膜結(jié)節(jié)、絨毛形成及周邊組織受累程度上仍存在局限性。本研究旨在運(yùn)用3.0T磁共振3D Space雙反轉(zhuǎn)（three-dimensional space double inversion recovery，3D Space-DIR）序列更清晰地顯示滑膜病變，尤其通過(guò)有效測(cè)量滑膜厚度并結(jié)合滑膜分級(jí)系統(tǒng)以更精準(zhǔn)地確定滑膜炎的嚴(yán)重程度，從而提高膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷率，并有助于確定治療方法及評(píng)價(jià)預(yù)后［1］。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2014年6月-2015年7月在解放軍第309醫(yī)院就診的疑似膝關(guān)節(jié)滑膜炎并擬行手術(shù)患者120例，其中男67例，女53例；年齡46～75歲，平均（59.4±7.6）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①具有膝關(guān)節(jié)腫脹、壓痛、不適等臨床癥狀；②由臨床癥狀及影像學(xué)檢查結(jié)果排除膝關(guān)節(jié)腫瘤性病變。由于臨床對(duì)膝關(guān)節(jié)非腫瘤性病變較少采用增強(qiáng)掃描檢查，故本研究未納入增強(qiáng)掃描對(duì)滑膜的顯示。研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)道德倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署患者知情同意書(shū)。

1.2檢查方法 使用Siemens Magnetom Skyra 3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀，線圈為T(mén)×R×CP Extremity Coil 3T，膝關(guān)節(jié)專(zhuān)用線圈。每位患者均行常規(guī)序列掃描（T1WI、T2WI、PDWI）及3D Space-DIR序列掃描。體位選擇仰臥位腳先進(jìn)，掃描過(guò)程中受檢側(cè)膝關(guān)節(jié)保持制動(dòng)。分別掃描TSE T1WI、T2WI、PDWI及3D Space-DIR序列，掃描參數(shù)：T1WI：層數(shù)19，層厚4.0 mm，視野（FOV）170 mm，TR 608 ms，TE 12 ms，激勵(lì)次數(shù)（NEX）1次，翻轉(zhuǎn)角180°；T2WI：層數(shù)19，層厚4.0 mm，F(xiàn)OV 170 mm，TR 2000 ms，TE 73 ms，NEX 2次，翻轉(zhuǎn)角172°；PDWI：層數(shù)19，層厚4.0 mm，F(xiàn)OV 170 mm，TR 1700 ms，TE 32 ms，NEX 1次，反轉(zhuǎn)角131°；3D Space-DIR：層數(shù)19，層厚2.0 mm，F(xiàn)OV 210 mm，TI1 1800 ms，TI2 354 ms，TR 5000 ms，TE 335 ms，NEX 1次，翻轉(zhuǎn)角131°。

1.3圖像分析 所有患者術(shù)前均行膝關(guān)節(jié)常規(guī)掃描協(xié)議及3D Space-DIR序列成像，掃描所得到的圖像分為兩組進(jìn)行評(píng)估。試驗(yàn)組：常規(guī)TSE T1WI、T2WI、PDWI及3D Space-DIR序列圖像；對(duì)照組：只包括常規(guī)TSE T1WI、T2WI、PDWI序列。將3D Space-DIR、T2WI序列圖像上傳至Siemens Syngo工作站，分別在TSE T2WI及3D Space-DIR序列測(cè)量?jī)?nèi)、外側(cè)室滑膜厚度，并取平均值［3］。每個(gè)病例連續(xù)測(cè)量3次，并取其平均值，所得結(jié)果用于診斷分析。由2位10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科副主任醫(yī)師采用雙盲法（排除患者主訴、疾病進(jìn)程、臨床表現(xiàn)等對(duì)醫(yī)師的影響）分別對(duì)試驗(yàn)組、對(duì)照組圖像根據(jù)上述所測(cè)滑膜厚度（正常：滑膜厚度＜2 mm）及圖像所示膝關(guān)節(jié)基礎(chǔ)病變嚴(yán)重程度進(jìn)行分析并做出診斷，診斷結(jié)果記為滑膜炎性病變、無(wú)滑膜炎性病變［1］。

1.4 病理分析 120例患者于術(shù)中對(duì)術(shù)前MRI測(cè)量感興趣區(qū)域滑膜組織進(jìn)行取樣，并行HE染色，由同一位病理學(xué)專(zhuān)家采用雙盲法（排除疾病進(jìn)程、臨床表現(xiàn)、MRI資料等對(duì)醫(yī)師的影響）行顯微鏡下評(píng)估，按照有無(wú)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)分為滑膜炎、非滑膜炎。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件。以病理結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，結(jié)合兩組患者滑膜厚度指標(biāo)分別繪制受試者工作特性（ROC）曲線。計(jì)算兩組掃描協(xié)議診斷膝關(guān)節(jié)滑膜炎的曲線下面積，并使用U檢驗(yàn)進(jìn)行分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，分別計(jì)算添加3D Space-DIR序列前后兩組掃描協(xié)議對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確率。

2 結(jié)果

2.1 病例分類(lèi)及影像學(xué)特征 病理結(jié)果顯示，120例病例中，99例患有膝關(guān)節(jié)滑膜炎性改變，21例無(wú)滑膜炎性改變。99例膝關(guān)節(jié)滑膜炎中，退行性骨關(guān)節(jié)病性滑膜炎62例，結(jié)核性滑膜炎13例，8例急性創(chuàng)傷所致，13例為自身免疫性疾病所致，3例不明原因。上述不同原因?qū)е碌南リP(guān)節(jié)滑膜炎在3D Space-DIR序列均表現(xiàn)為滑膜不同程度增厚（1.5～8.2 mm），滑膜表現(xiàn)為不均勻增厚、信號(hào)亦不均勻（圖1）。其中37例可見(jiàn)毛刺狀滑膜皺襞，8例急性創(chuàng)傷所致滑膜呈均勻增厚，且增厚程度不明顯，4例伴有滑膜腔積血。21例非滑膜炎病例中，17例膝關(guān)節(jié)周?chē)?jiàn)骨性游離體，4例為輕度骨質(zhì)增生；3D Space-DIR序列19例未見(jiàn)明顯滑膜顯示，2例于髕后、髕上見(jiàn)線樣高信號(hào)。

圖1　 女，67歲，退行性骨關(guān)節(jié)病。3D Space-DIR序列軸位像將滑膜腔內(nèi)積液及膝周脂肪組織進(jìn)行雙重抑制，使增厚的滑膜呈現(xiàn)高信號(hào)（A）；T2WI序列軸位像滑膜腔積液呈現(xiàn)高信號(hào)，增厚的滑膜呈稍高信號(hào)，難以精準(zhǔn)測(cè)量滑膜厚度，同時(shí)非容積掃描可增加圖像的部分容積效應(yīng)（B）；矢狀位可以清晰顯示滑膜皺襞增生、毛刺狀突起（C）；膝關(guān)節(jié)滑膜病理圖片可見(jiàn)滑膜組織內(nèi)大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)（SE，×40，D）；術(shù)中可見(jiàn)充血腫脹的滑膜組織（箭，E）

2.2 兩組ROC曲線下面積比較 對(duì)照組在99例滑膜炎患者中檢出89例，10例未檢出；將8例病例證實(shí)為陰性者診斷為陽(yáng)性。試驗(yàn)組在99例滑膜炎患者中檢出97例，2例未檢出；將3例病例證實(shí)為陰性者診斷為陽(yáng)性。試驗(yàn)組和對(duì)照組對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜炎的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為97.8%、85.7%、95.8% 和89.9%、62.0%、85.0%。試驗(yàn)組曲線下面積為0.934，95% CI（0.900～0.967）；對(duì)照組曲線下面積為0.770，95% CI（0.640～0.899）。兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)圖2。

圖2　 3D Space-DIR序列及T2WI序列診斷膝關(guān)節(jié)滑膜炎的ROC曲線

3 討論

膝關(guān)節(jié)是人體最為復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，包括股骨內(nèi)外側(cè)髁的關(guān)節(jié)面、滑車(chē)面及脛骨內(nèi)外髁、髕骨及若干滑液囊結(jié)構(gòu)；而滑膜是滑液囊的內(nèi)層，也是人體最大的滑膜關(guān)節(jié)［4］，其從髕骨下向上突出形成髕骨上滑液囊，位于股骨遠(yuǎn)端伸肌肌腱的下方。另有2個(gè)附屬囊位于膝關(guān)節(jié)的背側(cè)、股骨內(nèi)側(cè)髁及外側(cè)髁的后方，且在腓腸肌起始端的深面。滑膜囊一般分為內(nèi)外2層：外層為纖維層，含有大量的纖維組織，又稱(chēng)為支持層；內(nèi)層附著于其內(nèi)側(cè)面，又稱(chēng)為內(nèi)襯細(xì)胞層。2層細(xì)胞之間分界并不十分清楚［5］。膝關(guān)節(jié)滑膜的邊緣附于膝關(guān)節(jié)軟骨周邊，包繞著除關(guān)節(jié)軟骨、關(guān)節(jié)盤(pán)和關(guān)節(jié)唇以外的所有結(jié)構(gòu)。偶有滑膜層面積大于纖維層，導(dǎo)致滑膜層卷褶重疊，并突向滑膜囊內(nèi)而形成滑膜襞，這種突起可隨著年齡增大而增加［6-7］。

滑膜炎是膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎早期的一種常見(jiàn)表現(xiàn)，是一種反應(yīng)性繼發(fā)性炎癥，發(fā)生機(jī)制主要是促炎因子與抗炎因子失衡。與正?；そM織相比，滑膜增生并逐漸增厚，內(nèi)、外層相互嵌入，出現(xiàn)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、血管增生及纖維沉淀，并見(jiàn)部分具有細(xì)胞分泌功能的滑膜細(xì)胞增生活躍［8-9］。形態(tài)學(xué)研究顯示膝骨性關(guān)節(jié)炎主要是對(duì)關(guān)節(jié)軟骨造成破壞，進(jìn)而導(dǎo)致滑膜缺血、缺氧、組織損傷，軟骨、軟骨下骨及滑膜均參與其病理進(jìn)程，滑膜炎是膝骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷及慢性持續(xù)化的重要原因和結(jié)局。因此，對(duì)滑膜炎癥嚴(yán)重程度的準(zhǔn)確評(píng)估有助于臨床對(duì)膝骨性關(guān)節(jié)炎的診斷進(jìn)行分期，并制訂階梯化治療方案［6］。

目前反映膝關(guān)節(jié)滑膜厚度和炎癥水平最常用的檢查方法主要有關(guān)節(jié)鏡、組織活檢、MRI，這3種方法各有優(yōu)點(diǎn)及局限性。MRI因其具有良好的軟組織分辨率，對(duì)膝關(guān)節(jié)滑膜病變的顯示具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是T2WI成像在顯示滑膜炎、滑膜增生方面有一定的價(jià)值，而被廣泛應(yīng)用。在MRI增強(qiáng)掃描檢出的滑膜病變中，T2WI能夠顯示其中40%～67%的病變，為非增強(qiáng)下滑膜病變的檢出提供了更理想的依據(jù)［10］；但由于關(guān)節(jié)腔積液的干擾，膝關(guān)節(jié)滑膜的形態(tài)特征不能被清晰地顯示出來(lái)，故限制了對(duì)于膝關(guān)節(jié)滑膜病變的檢出率。另一方面，由于檢查費(fèi)用和造影劑腎毒性的原因，對(duì)于常規(guī)的膝關(guān)節(jié)病變通常不采取MR增強(qiáng)掃描，故限制了對(duì)該病變的診斷。

3D Space-DIR序列是一種新型序列，其在圖像采集過(guò)程中施加2個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖，采用不同的TI時(shí)間進(jìn)行信號(hào)反轉(zhuǎn)，可同時(shí)選擇性地對(duì)2種組織進(jìn)行抑制，提高特定組織間的對(duì)比度［11-14］。本研究通過(guò)設(shè)置TI時(shí)間選擇性地對(duì)脂肪和關(guān)節(jié)腔積液進(jìn)行抑制，使關(guān)節(jié)滑膜可以得到突出顯示；另一方面由于該序列可以進(jìn)行3D成像，可顯著提高掃描所得圖像空間分辨率，并可對(duì)任意層面進(jìn)行重建，進(jìn)一步降低部分容積效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響［15-16］。

本研究中，99例膝關(guān)節(jié)滑膜炎患者均有不同程度滑膜增厚，其中病程較長(zhǎng)者（＞2個(gè)月）滑膜增厚程度較重，且增厚多不均勻，以?xún)?nèi)外側(cè)室滑膜增厚最為明顯，故亦選取內(nèi)外側(cè)室處滑膜進(jìn)行測(cè)量。急性損傷所致的創(chuàng)傷性滑膜炎中，滑膜增厚程度均較輕，且多呈均勻增厚。99例滑膜炎中，93例伴有不同程度的滑膜腔積液，而T2WI序列中滑膜腔積液呈高信號(hào)，滑膜組織呈稍高信號(hào)，兩者間雖有信號(hào)差別，但在顯示細(xì)微結(jié)構(gòu)上存在一定缺陷，再加上部分容積效應(yīng)的影響，難以顯示滑膜的形態(tài)學(xué)改變，尤其是關(guān)節(jié)腔積液多而滑膜增厚不明顯的病例。3D Space-DIR序列將滑膜腔積液與膝周脂肪組織雙重抑制，能突顯出滑膜組織；同時(shí)3D技術(shù)能減少部分容積效應(yīng)，利于滑膜組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示。本研究中有18例患者能夠清楚顯示毛刺狀的滑膜襞；41例患者均能顯示滑膜的增厚程度及滑膜增大的范圍，其中3例結(jié)核性滑膜炎患者由于結(jié)核致膝周膿腫，結(jié)核性肉芽組織增生同樣呈現(xiàn)高信號(hào)，與增厚的滑膜組織較難區(qū)分；78例患者同時(shí)患有不同程度膝關(guān)節(jié)骨軟骨炎，試驗(yàn)組只顯示出了6例，這可能與該序列過(guò)多地抑制了脂肪和關(guān)節(jié)腔積液之后信噪比較低有關(guān)［16］；2例急性創(chuàng)傷患者由于滑膜腔積血，研究所設(shè)定的TI值不足以將血液成分有效抑制，故對(duì)滑膜形態(tài)顯示欠佳。本研究結(jié)果與Jahng等［17］研究結(jié)果一致。

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（本文編輯 聞 浩）

Three-dimensional Space Double Inversion Recovery Sequence in Diagnosis of Knee Joint Synovitis with 3.0T MRI

Purpose To explore the value of three-dimensional space double inversion recovery （3D Space-DIR） sequence in diagnosing knee joint synovitis on 3.0T MRI. Materials and Methods One hundred and twenty patients with suspected knee joint synovitis were examined with T1WI， T2WI， PDWI， 3D space-DRI sequences and the thickness of synovial membrane was measured on T2WI and 3D space-DIR images. The diagnostic performance of conventional protocol （T1WI， T2WI， PDWI） and experimental protocol （3D space-DIR， T1WI， T2WI， PDWI） were compared by ROC using pathology as the gold standard. The diagnostic sensitivity， specificity and accuracy of the conventional protocol and the experimental protocol were calculated. Results The area under ROC of conventional protocol was higher than the experimental protocol （0.934 vs. 0.770， P＜0.01）. The diagnostic sensitivity， specificity and accuracy of the conventional protocol and the experimental protocol were 89.9%， 62.0%， 85.0% and 97.8%， 85.7%， 95.8%， respectively. Conclusion The diagnostic capability of conventional protocol can be improved when 3D Space-DIR sequence is added in the diagnosis of knee joint synovitis at 3.0T MRI.

Synovitis； Knee joint； Magnetic resonance imaging

敖國(guó)昆

北京市科技計(jì)劃課題—首都臨床特色應(yīng)用研究（Z131107002213076）。

R445.2；R684.3

2016-01-04

2016-04-06

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.08.018