UTE技術(shù)的岡上肌腱定量值與肩峰厚度聯(lián)合診斷肩袖撕裂

曹馨月 蔣 灝 陳 凱 衛(wèi)建國 黃丙倉

肩袖撕裂是肩部疼痛和殘疾的常見原因，引起肩袖撕裂的因素有很多，包括外部因素和內(nèi)部因素，外部因素大多與肩峰下撞擊有關(guān)，內(nèi)部因素與老化，肌腱本身退行性改變有關(guān)。部分撕裂與全層撕裂的占比人數(shù)也不均衡，分別為19%和32%【1】。根據(jù)患者的撕裂程度等影響因素，治療方法又分為保守治療和手術(shù)治療【2】。

目前已有很多關(guān)于肩峰形態(tài)對(duì)肩袖撕裂影響的報(bào)道，但均局限于形態(tài)學(xué)研究，不能準(zhǔn)確地涵蓋個(gè)體差異問題，不同的撕裂程度對(duì)應(yīng)著不同的治療方式，合適的治療方式可以減少患者的痛苦，提高肩關(guān)節(jié)功能【3】。目前臨床診斷肩袖撕裂大多靠影像信號(hào)的變化來判斷是否存在撕裂，存在一定的人為主觀性。本文旨在研究岡上肌肌腱定量值與肩峰厚度間的關(guān)系，利用超短回波時(shí)間 （ultrashort?echo?time，UTE） 技術(shù)對(duì)岡上肌肌腱的定量值與肩峰厚度聯(lián)合診斷肩袖撕裂，從而探討聯(lián)合診斷的可能性以提高診斷效率。

方 法

1. 研究對(duì)象

回顧性收集2021年3—10月上海市浦東新區(qū)公利醫(yī)院肩關(guān)節(jié)損傷患者52例。其中男性25例，女性27例。納入標(biāo)準(zhǔn)：患肩關(guān)節(jié)疼痛并存在岡上肌肌腱損傷或撕裂患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：有肩關(guān)節(jié)手術(shù)史患者；因其他病因?qū)е碌募珀P(guān)節(jié)疼痛患者。本研究經(jīng)過上海市浦東新區(qū)公利醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)文號(hào)：GLYY1s2021-026），免除受試者知情同意。

2.MRI掃描方法

所有患者均行佳能Vantage Titan 3.0 T核磁檢查?；颊呷⊙雠P位，上臂伸直與B0場平行，手掌朝上，用綁帶固定以保證肩關(guān)節(jié)位置相同。掃描序列包括軸位T2WI?FS，冠狀位T1WI、T2WI、PDWI，矢狀位T2WI?FS及多回波序列UTE。常規(guī)序列診斷肩袖撕裂情況，UTE用于定量值測量。常規(guī)序列掃描參數(shù)均為臨床默認(rèn)參數(shù)。UTE掃描參數(shù)：TR=14.3 ms，TE=0.096 ms/2.7 ms/5.3 ms/7.9 ms，F(xiàn)A=10°，采集帶寬=488.2 kHz，視野=256×256，激勵(lì)次數(shù)=1，層厚=2，層數(shù)=100，掃描時(shí)間=916 s。

3. 定量值測量

3.1 肩峰厚度測量

以軸位定位毗鄰肩鎖關(guān)節(jié)外緣層面，于斜矢狀位在T2WI上測量肩峰的最大厚度，如圖1所示。

圖1 肩峰厚度測量

3.2 岡上肌腱測量

用ImageJ軟件處理圖像得到R值（T2*的倒數(shù)），找到岡上肌肌腱最大的層面，勾畫岡上肌肌腱，如圖2所示。

圖2 岡上肌肌腱勾畫

3.3 Zlatkin分型方法

由2名有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師分別進(jìn)行評(píng)估，對(duì)岡上肌肌腱進(jìn)行Zlatkin分型。Ⅰ型為肌腱炎，T1WI信號(hào)增高，無形態(tài)學(xué)改變；Ⅱ型為岡上肌肌腱小撕裂，T1WI信號(hào)增高，肌腱外形不規(guī)則且變薄，T2WI信號(hào)增高；Ⅲ型為岡上肌肌腱大撕裂，T1WI上可見岡上肌肌腱完全撕裂，邊緣不規(guī)則且磨損，同時(shí)岡上肌嚴(yán)重萎縮并伴有肩鎖關(guān)節(jié)退行性改變，T2WI上進(jìn)一步顯示岡上肌肌腱斷裂，液體填充入斷裂的肌腱，如圖3所示。意見不一致時(shí)，由2位醫(yī)師共同商討決定。

圖3 不同 Zlatkin分型的PDWI圖像

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

Zlatkin分型不同觀察者間采用Kappa一致性檢驗(yàn)，Kappa值在0~0.2代表極低一致性；在0.21~0.40代表一般一致性；在0.41~0.60代表中等一致性；在0.61~0.80代表高度一致性；在0.81~1代表幾乎完全一致。2個(gè)測量參數(shù)肩峰厚度和UTE定量值在撕裂程度間的比較采用Kruskal?WallisH檢驗(yàn)。肩峰厚度與UTE序列定量值的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)性分析。兩者分別在肩袖撕裂中的診斷效能采用ROC曲線分析。

結(jié) 果

1. 觀察者間Zlatkin分型一致性評(píng)估

2名醫(yī)師對(duì)Zlatkin分級(jí)，共同認(rèn)為Ⅰ型的有25例，Ⅱ型的有16例，Ⅲ型的有7例。Ⅰ型與Ⅱ型間不一致的有3例，Ⅱ型與Ⅲ型間不一致的有1例，具有高度診斷一致性（Kappa值為0.872），詳見表1。

表1 兩醫(yī)師對(duì)Zlatkin分型的一致性比較

2.UTE定量值、肩峰厚度與肩袖撕裂間的關(guān)系

經(jīng)Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，UTE定量值與肩峰厚度之間有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.347，P<0.05）。分別對(duì)不同Zlatkin分型之間UTE定量值和肩峰厚度進(jìn)行組間比較，結(jié)果（表2）顯示2種診斷方法在不同Zlatkin分型間差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

表2 兩種診斷方法在岡上肌腱對(duì)Zlatkin分型的比較

再通過Kruskal?WillisH檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較，結(jié)果見圖4。從圖4A中可知，肩峰厚度和UTE定量值之間存在負(fù)性相關(guān)，且Ⅰ型、Ⅲ型肩峰與UTE定量值間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；圖4B與圖4C均證明了肩袖撕裂的等級(jí)程度可以通過肩峰厚度及UTE的定量值來判斷，這為將UTE定量值與肩峰厚度用于聯(lián)合診斷奠定了基礎(chǔ)。

圖4 組間差異性分析

3.UTE定量值、肩峰厚度及聯(lián)合診斷對(duì)肩袖撕裂的診斷效能分析

從上述結(jié)論中得出，岡上肌肌腱撕裂程度在Ⅰ級(jí)和Ⅲ級(jí)之間可以通過UTE定量值及肩峰厚度來判斷。分別對(duì)這2種判斷方法進(jìn)行ROC曲線分析，發(fā)現(xiàn)岡上肌肌腱的UTE定量值、肩峰厚度與Zlatkin分類的Ⅰ級(jí)和Ⅲ型間診斷的準(zhǔn)確度差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

通過UTE定量值評(píng)價(jià)岡上肌肌腱撕裂所得到的ROC曲線下面積（AUC）、靈敏度、特異度分別為0.781、0.833、0.667；通過肩峰厚度評(píng)價(jià)岡上肌肌腱撕裂得到的AUC、靈敏度、特異度分別為0.783、0.933、0.583；而聯(lián)合診斷評(píng)價(jià)岡上肌肌腱撕裂情況的AUC、靈敏度、特異度分別為0.889、1.000、0.833。結(jié)果顯示兩者聯(lián)合診斷的診斷效能優(yōu)于單個(gè)指標(biāo)獨(dú)立診斷。詳見圖5。

圖5 ROC曲線分析

討 論

本研究發(fā)現(xiàn)UTE定量值與肩峰厚度均可對(duì)肩袖撕裂程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，且由于肩峰厚度與UTE定量值之間有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此可通過聯(lián)合診斷來提高對(duì)肩袖撕裂診斷的效能。本研究通過結(jié)合UTE序列，定量分析肩袖損傷情況，擴(kuò)大了臨床可參考參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高診斷效能。

1.肩峰厚度對(duì)肩袖撕裂的影響

肩袖損傷是肩部疼痛和殘疾的主要原因，肩峰下撞擊起著重要作用。一般分為“內(nèi)在撞擊”和“外源性撞擊”?！皟?nèi)在撞擊”可能是由于張力過載和過度使用引起的導(dǎo)致肩袖退化?！巴庠葱宰矒簟笔峭ㄟ^肌腱外部結(jié)構(gòu)對(duì)肩峰下內(nèi)容物進(jìn)行機(jī)械壓縮的結(jié)果【4】。肩峰厚度就屬于“內(nèi)在撞擊”的其中一個(gè)因素【5】，因此肩峰厚度是影響肩袖撕裂程度的關(guān)鍵因素，不同的撕裂程度有不同的治療方式，肌腱若無撕裂而存在炎性改變時(shí)，通常采用藥物保守治療，肌腱若撕裂程度較大，在保守治療無效果時(shí)往往會(huì)采用手術(shù)治療的方式【6】。肩峰下囊切除和肩峰成形術(shù)均為了減輕肩袖肌腱與肩峰或肩峰下骨贅之間的物理摩擦所引起的肩峰下肩部疼痛【4】。

本研究將肩峰厚度分為3個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)為肩峰厚度<6 mm，Ⅱ級(jí)為6 mm<肩峰厚度<8 mm，Ⅲ級(jí)為肩峰厚度>8 mm。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在肩峰厚度<5.65 mm時(shí)岡上肌肌腱成為大撕裂的可能性不高，但當(dāng)肩峰厚度>5.65 mm時(shí)岡上肌肌腱極有可能成為大撕裂。由于存在個(gè)體間的差異，為了讓診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確，本研究采用UTE序列定量分析岡上肌肌腱的T2*值從而聯(lián)合判斷肌腱是否撕裂。

2.UTE序列在診斷肩袖撕裂中的優(yōu)勢(shì)

UTE序列利用其特殊的K空間采樣技術(shù)可以使回波時(shí)間達(dá)到50~250μs，甚至短至幾個(gè)微秒【7】。而肩袖是T2弛豫時(shí)間極短的組織，若TE時(shí)間不夠短，便采集不到極短T2弛豫時(shí)間的組織，導(dǎo)致信號(hào)丟失得不到組織信息。肩袖就是極短T2弛豫時(shí)間的組織，在常規(guī)核磁檢查序列中，肩袖的信號(hào)為低信號(hào)，即信號(hào)缺失，所以在常規(guī)序列掃描中無法進(jìn)行定量值評(píng)價(jià)。

UTE序列不僅可以對(duì)極短T2弛豫時(shí)間的組織進(jìn)行定量分析，研究發(fā)現(xiàn)，還對(duì)骨軟骨連接處有高敏感性和高對(duì)比性。結(jié)合不同形式的反轉(zhuǎn)脈沖，有不同的壓脂效果，在膝關(guān)節(jié)處的骨軟骨連接處即有高分辨率和高對(duì)比【8】。UTE序列結(jié)合絕熱反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖可以準(zhǔn)確測量短T1值，同時(shí)提供短T2組織的高對(duì)比度圖像【9-10】。在診斷早期軟骨退行性改變的疾病中，UTE磁化轉(zhuǎn)移（UTE?MT）序列比常規(guī)T2*mapping診斷效能更高【11】。UTE?MT序列可量化膠原骨架質(zhì)子，UTE定量磁化率映射（UTE?QSM）序列還可用來評(píng)估骨礦物質(zhì)【12】。

本研究利用UTE序列多回波TE時(shí)間計(jì)算組織的T2值從而定量分析組織的成分改變。利用UTE序列自身對(duì)極短T2弛豫時(shí)間組織的高敏感特性，定量分析岡上肌肌腱的R值，以此來輔助診斷肩袖撕裂。偽彩圖像可以更直觀地表現(xiàn)出肩袖撕裂情況，如圖2C所示，紅色箭頭所指處為岡上肌肌腱，不同的顏色代表不同的R值，R值越高則顏色越偏向暖色調(diào)，代表肌腱內(nèi)部組織成分均為短T2弛豫時(shí)間的組織，可以通過顏色變化反映組織內(nèi)部成分的變化。對(duì)其進(jìn)行定量化，可以更準(zhǔn)確地判斷組織內(nèi)部成分的變化。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)岡上肌肌腱的定量值<2.04時(shí)，肌腱為大撕裂可能性較高；當(dāng)定量值>2.04時(shí)，肌腱為大撕裂的可能性較低。

3.在肩袖撕裂的聯(lián)合診斷

準(zhǔn)確的術(shù)前診斷對(duì)于患者的治療很重要，肩袖撕裂的程度將決定患者選擇保守治療還是手術(shù)治療。MRI在診斷肩袖撕裂方面具有出色的性能，在診斷全層肩袖撕裂的準(zhǔn)確率明顯優(yōu)于部分厚度肩袖撕裂【12-13】。一些臨床評(píng)分僅能判斷是否存在部分撕裂，但部分撕裂與全層撕裂仍不能區(qū)分【14】。而肩峰的形態(tài)是肩袖撕裂發(fā)展的重要外在因素【15】。因此，本研究結(jié)合MRI中UTE序列與肩峰形態(tài)聯(lián)合診斷肩袖撕裂的程度滿足臨床需求。

由于存在個(gè)體間差異，診斷肩袖撕裂時(shí)需要考慮多方面因素，以最大概率排除個(gè)體的特異性導(dǎo)致的誤診，如肩峰厚的患者不一定存在肩袖撕裂即UTE定量值低，UTE定量值低的患者不一定肩峰厚。定量值可以很好地幫助視覺評(píng)估進(jìn)行診斷，消除不同診斷醫(yī)師之間的差異性。通過上述結(jié)論，發(fā)現(xiàn)UTE定量值和肩峰厚度均對(duì)肩袖撕裂程度的診斷具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證明兩個(gè)方式具有聯(lián)合診斷的可靠性。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合診斷不論從診斷能效性還是特異度及靈敏度上均顯著優(yōu)于單個(gè)指標(biāo)的診斷，若發(fā)現(xiàn)肩峰厚度>5.65 mm時(shí)，用UTE進(jìn)行定量值評(píng)估，若同時(shí)滿足定量值<2.04則診斷為肩袖大撕裂。當(dāng)肩峰厚度<5.65 mm時(shí)，用UTE進(jìn)行定量值評(píng)估，若定量值<2.04，則也需提高警惕。

4. 本研究的局限性

①研究樣本量較少；②未能手術(shù)證實(shí)肌腱是否完整；③存在魔角效應(yīng)【12】，可能對(duì)T2*值影響較大。未來可通過手術(shù)證實(shí)上述結(jié)論，得到準(zhǔn)確的定量標(biāo)準(zhǔn)從而提高診斷的準(zhǔn)確性。未來可研究肌腱負(fù)荷多大時(shí)會(huì)使肌腱斷裂，肌腱通過改變成分和力學(xué)性能來適應(yīng)機(jī)械載荷，可通過超短回波時(shí)間UTE序列對(duì)最佳肌腱功能的適當(dāng)負(fù)荷（體積、強(qiáng)度和頻率）的量化進(jìn)行研究。