MRI脂肪抑制与水激发技术在膝关节骨挫伤中的临床应用

王凡　陈家祥

[摘要] 目的 探讨pd_tse_spair脂肪抑制和t2_me2d水激发序列在膝关节骨挫伤的临床应用价值。方法 回顾性分析膝关节骨挫伤的临床资料和MRI图像，对骨挫伤序列检出能力进行分析，比较同一病灶在不同序列中标准信号强度。 结果 pd-tse-spair脂肪抑制和t2-me2d水激发序列是检出膝关节骨挫伤的敏感序列，pd_tse_spair脂肪抑制在骨挫伤、半月板损伤、韧带损伤的标准信号强度优于t2_me2d水激发序列，特别在骨挫伤的比较中，差异有统计学意义（P<0.05），可作为临床膝关节骨挫伤的首选检查序列。t2_me2d水激发序列在软骨损伤的标准信号强度优于pd_tse_spair脂肪抑制序列，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 MRI脂肪抑制与水激发序列检出膝关节骨挫伤及附属结构病灶非常敏感，能清楚显示损伤部位及病理改变。

[关键词] 骨挫伤；磁共振成像；脂肪抑制；水激发

[中图分类号] R4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2014）07（a）-0008-03

[Abstract] Objective To explore the clinical application value of pd_tse_spair fat suppression and t2_me2d water excitation sequences in knee joint bone contusion. Methods The clinical data and MRI images of the knee joint bone contusion were analyzed retrospectively， and the bone contusion sequence detection ability was analyzed， and the standard signal intensities of the same lesion in different sequences were compared. Results pd_tse_spair fat suppression and t2-me2d water excitation sequences are sensitive sequences for the detection of the knee joint bone contusion. The standard signal intensity of pd_tse_spair fat suppression is superior to that of t2-me2d water excitation sequences in bone contusion， meniscus injuries， ligament injury， especially the difference in bone contusion between the two was statistically significant（P<0.05）， and which can be used as the first choice of examination sequence for the clinical knee joint bone contusion. The standard signal intensity of t2_me2d water excitation sequence was superior to that of pd_tse_spair fat suppression sequence， the difference between the two was statistically significant（P<0.05）. Conclusion MRI pd_tse_spair fat suppression and t2_me2d water excitation sequences are sensitive in the detection of the knee joint bone contusion and attached structures of lesions， which can clearly show the site of injury and pathological changes.

[Key words] Bone contusion； MRI（magnetic resonance imaging）； Fat suppression； Water excitation

膝关节是人体结构最复杂，外伤中容易损伤并引起临床症状的部位。磁共振MRI是目前唯一能直接显示膝关节骨髓及附属结构的无创性检查手段，MRI自旋回波、梯度回波及质子加权技术的应用，对骨髓病理改变有极高的敏感度，能进行多序列、多参数、多角度的成像，对骨小梁损伤、隐形骨折及关节附属结构损伤能较清晰显示[1-2]，能检出X线、CT均不能发现的膝关节骨挫伤损伤情况。随着MRI新的扫描序列和关节线圈不断开发，精准频率反转恢复脂肪抑制技术（spair）及多回波选择性2D采集水激发技术（me2d）目前得到临床广泛应用，但报道较少。为探讨pd_tse_spair脂肪抑制和t2_me2d水激发序列在膝关节骨挫伤中的临床应用价值。现分析2008年10月—2013年10月间因外伤于该院行膝关节MRI检查诊断关节挫伤病例60例的临床资料，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集因外伤于该院行膝关节MRI检查诊断膝关节挫伤病例60例，其中男性42例，女性28例，年龄21～58岁，平均年龄±标准差为（42±11.5）岁，均有明确外伤史，临床症状主要有关节肿胀、疼痛、部分伴有功能障碍。所有病例均行DR检查，行CT检查，无明显关节骨折、移位endprint

1.2 MRI设备与检查方法

MRI扫描采用德国西门子Siemens Magnetom Avanto1.5T超导高场强磁共振扫描仪，采用膝关节专用正交线圈，患者仰卧位，腿伸直位，常规横断位、矢状位及冠状位定位扫描后：常规扫描包括：精准频率反转恢复质子相脂肪抑制pd-tse_spair_sag序列（TR4200 ms，TE39 ms，层厚3 mm，矩阵256×256，翻转角150°，检查时间5∶02），多回波选择性2D采集水激发技术t2_me2d_sag序列（TR871 ms，TE23 ms层厚3.0 mm，矩阵256×256，翻转角30°，检查时间3∶15），梯度回波t2_fl2d_sag（TR600 ms，TE15 ms，层厚3.0 mm，矩阵256×256，翻转角20°，检查时间1：15），自旋回波t1_tse_cor序列（TR576ms，TE14 ms，层厚3.5 mm，矩阵256×256，翻转角90°，检查时间1：49）。

1.3 评价方法

所有MRI检查资料由一名主任医师及一名主治医师阅片，所有扫描数据在西门子工作站进行显示：①评价记录骨挫伤及附属结构损伤病灶区数量、位置；②测量不同序列上同一病灶感兴趣区的标准信号强度（Normalized Signal Intersity），即：Sn组织=S组织/Sw（Sn组织为所测组织的标准信号强度，S组织为所测病灶组织信号强度，Sw为所测组织同一侧面正常骨髓信号）。感兴趣区（Degions of Interest，ROI）大小设定3 mm×3 mm。为减少误差，所有信号测量3次取平均值作为该病灶区标准信号强度（Sn）。

1.4 统计方法

用Excel2000软件进行数据录入和整理，采用SPSS14.0统计软件，对各序列的检出能力进行两两比较的χ2检验、Fisher精确概率法。不同序列检出的同一病灶，测出标准信号强度的比较采用配对t检验。

2 结果

2.1 影像检查结果

该组研究中60例病例共检出98个骨挫伤病灶，单发骨挫伤（图1、5）23例，多发骨挫伤75例，位于胫骨平台46例，股骨外侧髁24例，股骨内侧髁18例，腓骨头7例，髌骨3例。膝关节由股骨下端、胫腓骨上端、髌骨及周围肌肉及肌腱组成。膝关节骨挫伤常见的伴随损伤包括半月板损伤（图2、6）18例（30.0%），前后交叉韧带、副韧带损伤（图3、7）29例（48.3%），关节软骨损伤（图4、8）12例（20.0%），软组织损伤60例（100%）。

3 讨论

3.1 膝关节骨挫伤的病理变化、临床意义

膝关节是人体最大的承重关节，也是最复杂的关节。膝关节骨挫伤的基本病理变化是在直接或间接暴力作用下，造成骨髓弥漫性或局限性充血、水肿、出血，这些病理改变并不能影响X线的吸收差异，因此DR及CT检查不能准确诊断出异常，MRI对于不同组织的信号差异能敏感检出病灶，但同时也需和骨软骨病变、骨坏死、骨髓水肿综合征、关节病、感染、畸形性骨炎等病变相鉴别[2-3]。膝关节骨挫伤临床症状主要有疼痛、关节肿胀、运动功能障碍。该组病例伴有软组织损伤60例（100%）、半月板损伤18例（30.0%）、韧带损伤29例（48.3%）、软骨损伤12例（20.0%），是解释临床症状和诊断骨挫伤的客观和有力的依据，因此具有重要的临床意义。

3.2 膝关节骨挫伤及附属结构损伤的MRI表现

膝关节骨挫伤MRI表现主要是骨皮质下髓质区斑片状、地图状、不规则异常信号，而骨皮质不发生骨折、移位，t1-tse上呈低或稍低信号， t2_fl2d上呈高信号，边界较清晰，pd-tse-spair、t2-me2d上呈显著高信号，与周围结构对比明显。创伤作用机制不同，骨挫伤形态各异，一般可分为3种类型：Ⅰ型表现为干骺端和骨干区弥漫性信号异常；Ⅱ型表现为软骨下骨皮质连续性中断；Ⅲ型表现为软骨内局限性信号异常，Ⅰ型、Ⅱ型常伴有前后交叉韧带和侧副韧带损伤，该组病例中以Ⅰ型最多见，发生率（83.3%），与Sanders TG[4]报道一致。膝关节骨挫伤易合并关节附属结构损伤，半月板、韧带和软骨成分主要以纤维软骨、肌纤维及胶原纤维组成，缺乏参与MRI成像的游离氢质子，在常规序列上以低、稍低信号改变。出现挫伤水肿时，正常结构内出现异常高信号并伴形态学异常。骨挫伤的早期诊断，特别是关节软骨、韧带、半月板损伤的MRI检测确诊，不仅可以解释临床症状发生原因，还能避免下一步过度检查，对疾病的进程、预后进行评估，明确治疗方案，是目前国内外研究的重点[5-8]。半月板损伤是骨挫伤常见的合并伤，在低信号的半月板中出现中-高信号缺损。韧带的损伤MRI主要表现为韧带肿胀、中断和韧带内异常高信号。膝关节骨挫伤累计关节软骨及软骨下骨，会使原先富有弹性的软骨下骨表面顺应性下降，出现软骨的肿胀、增厚，严重时会造成软骨断裂、移位、缺损、脱落。本研究中附属结构损伤的发生率高于其他文献报道[9-10]。分析原因：高场MR的使用，提高了磁场均匀度、组织对比度；脂肪抑制和水激发技术的压脂和对水的激发程度较好；选择研究的病例组骨挫伤严重程度不一致。

3.3 膝关节骨挫伤及附属结构损伤的MRI序列应用分析

MRI自旋回波、梯度回波及质子加权技术临床应用较广泛，操作方便，适用于各种场强、MR机型。MRI脂肪抑制技术和水激发技术是近年来临床应用的膝关节检查技术，频率饱和（FS）脂肪抑制技术、反转恢复（STIR）脂肪抑制技术在膝关节骨挫伤的应用较多[11]。骨髓内富含的脂肪组织与骨髓腔的病灶缺乏对比，因此合理使用脂肪抑制技术是病灶检出的关键。SPAIR：是使用精准频率选择反转恢复脂肪抑制技术，能自动计算反转时间以最大程度抑制脂肪信号，因此脂肪抑制程度较好、均匀，图像信噪比高。T2-me2d主要利用脂肪和水的化学位移效应，二项组合脉冲的施加导致脂肪信号抑制，水的信号被采集（激发），能有效减少磁化率及化学位移。由于MR对于水分子的改变很敏感，组织内轻微水肿就可以引起MRI信号改变，可以早期显示骨髓组织异常包括水肿、出血、渗出等征象。目前SPAIR脂肪抑制技术和T2-me2d水激发技术报道较少，卢玲铨等[12]和石银龙等[13]研究认为MR检查的质子相脂肪抑制和水激励技术序列是明确骨挫伤和软骨损伤的最佳序列。该组pd_tse_spair脂肪抑制序列和t2_me2d水激发序列对于骨髓、半月板、韧带、软骨显示满意，检出病灶能力明显优于常规自旋回波t1-tse、梯度回波t2_fl2d序列，特别在韧带和软骨损伤的检出中，差异有统计学意义（P<0.05），进一步验证了相关研究文献报道。因此在临床工作中，脂肪抑制和水激发技术能为临床诊断和治疗提供准确的影像依据，可作为膝关节骨挫伤的常规检查方法。endprint

该研究使用标准信号强度（Sn）对脂肪抑制和水激发序列在骨挫伤及附属结构损伤的诊断进行两两比较，进一步分析得出：①pd_tse_spair脂肪抑制在骨挫伤、半月板损伤、韧带损伤的标准信号强度优于t2_me2d水激发序列，特别在骨挫伤的比较中，差异有统计学意义（P<0.05），可作为临床膝关节骨挫伤的首选检查序列。②t2_me2d水激发序列在软骨损伤的标准信号强度优于pd_tse_spair脂肪抑制序列，差异有统计学意义（P<0.05），可作为pd_tse_spair脂肪抑制序列的有益补充。该研究中对图像的信噪比及对比噪声比未作统计，标准信号强度高低不能保证病灶与周围相邻结构的清晰对比，同时该组观察发现病灶在不同序列上显示的病灶范围大小也明显不同，有待与临床结合进一步研究，优化组合检查序列，避免高估和低估病情，为膝关节骨挫伤的诊断及治疗处理提供临床依据。

随着MRI软硬件技术的不断提升，3D梯度回波技术、弥散加权成像、波谱功能成像也开始应用于膝关节的检查[14]。脂肪抑制和水激发技术的优势在于检查时间较短，操作简单，对病灶的显示敏感性和特异性较高，在临床上会有更广泛的应用。

[参考文献]

[1] Ye DC，Qiu QD，Yin JC. MRI diagnosis of bone contusion on the knee and its clinical[J]. China Journal Of Orthopaedics And Traumatology，2010，23（6）： 427.

[2] Steinbach LS，Suh KJ. Bone marrow edema pattern around the knee on magnetic resonance imaging excluding acute traumatic lesions[J].Semin Musculoskelet Radiol，2011，15（3）：208-220.

[3] Marsh，M RB.Souza，BT Wyman，et al. Hellio Le Graverand；K，et。Differences between X-ray and MRI-determined knee cartilage thickness in weight-bearing and non-weight-bearing conditions[J]. Osteoarthritis and Cartilage，2013，21（12）：1876-1885.

[4] Sanders TG，Feller JF，Lawhorn KM，et al.BONE contusion patterns of the knee MR imaging foot print of the mechanism of injury[J].Radiographics，2000，20：135-151.

[5] Xu L1，Hayashi D，Roemer FW，et al. Magnetic resonance imaging of subchondral bone marrow lesions in association with osteoarthritis[J].Semin Arthritis Rheum，2012，42（2）：105-118.

[6] Vollnberg B，Koehlitz T，Jung T，et al. Prevalence of cartilage lesions and early osteoarthritis in patients with patellar dislocation[J].Eur Radiol， 2012，22（11）：2347-2356.

[7] GJ，Kazakia，D Kuo，Schooler，et al. Bone and cartilage demonstrate changes localized to bone marrow edema-like lesions within osteoarthritic knees[J].Osteoarthritis and Cartilage，2013，21（1）： 94-101.

[8] Xu L1，Hayashi D，Roemer FW，et al.Magnetic resonance imaging of subchondral bone marrow lesions in association with osteoarthritis[J].Semin Arthritis Rheum，2012，42（2）：105-118.

[9] 杨献峰，朱斌，蒋青，等.膝关节周围骨挫伤的临床与影像学研究进展[J].中华放射学杂志，2013， 47（2）：190-192.

[10] 金永明. MRI在膝关节骨挫伤中的诊断分析[J]. 中外医疗，2013，32（18）：174-175.

[11] 周吉明，王超，邵宝富，等.低场磁共振短时反转恢复序列在膝关节骨挫伤中的应用[J].实用医技杂志，2013（8）：839-840.

[12] 卢玲铨，冯敏，王书智，等.质子加权预饱和脂肪抑制在骨挫伤中的诊断价值[J].医学影像学杂志，2005，15（2）：1088-1091.

[13] 石银龙，王传兵，张廉良.MRI水激励序列显示膝关节软骨的临床应用[J].江苏医药，2010，36（23）：2746-2748.

[14] Eleftherios Lavdas，Theofilos Topalzikis，Panayiotis Mavroidis，et al.Comparison of PD BLADE with fat saturation （FS）， PD FS and T2 3D DESS with water excitation（WE） in detecting articular knee cartilage defects[J].Magnetic Resonance Imaging，2013，31（8）：1255-1262.

（收稿日期：2014-03-25）endprint

该研究使用标准信号强度（Sn）对脂肪抑制和水激发序列在骨挫伤及附属结构损伤的诊断进行两两比较，进一步分析得出：①pd_tse_spair脂肪抑制在骨挫伤、半月板损伤、韧带损伤的标准信号强度优于t2_me2d水激发序列，特别在骨挫伤的比较中，差异有统计学意义（P<0.05），可作为临床膝关节骨挫伤的首选检查序列。②t2_me2d水激发序列在软骨损伤的标准信号强度优于pd_tse_spair脂肪抑制序列，差异有统计学意义（P<0.05），可作为pd_tse_spair脂肪抑制序列的有益补充。该研究中对图像的信噪比及对比噪声比未作统计，标准信号强度高低不能保证病灶与周围相邻结构的清晰对比，同时该组观察发现病灶在不同序列上显示的病灶范围大小也明显不同，有待与临床结合进一步研究，优化组合检查序列，避免高估和低估病情，为膝关节骨挫伤的诊断及治疗处理提供临床依据。

随着MRI软硬件技术的不断提升，3D梯度回波技术、弥散加权成像、波谱功能成像也开始应用于膝关节的检查[14]。脂肪抑制和水激发技术的优势在于检查时间较短，操作简单，对病灶的显示敏感性和特异性较高，在临床上会有更广泛的应用。

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[8] Xu L1，Hayashi D，Roemer FW，et al.Magnetic resonance imaging of subchondral bone marrow lesions in association with osteoarthritis[J].Semin Arthritis Rheum，2012，42（2）：105-118.

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[14] Eleftherios Lavdas，Theofilos Topalzikis，Panayiotis Mavroidis，et al.Comparison of PD BLADE with fat saturation （FS）， PD FS and T2 3D DESS with water excitation（WE） in detecting articular knee cartilage defects[J].Magnetic Resonance Imaging，2013，31（8）：1255-1262.

（收稿日期：2014-03-25）endprint

该研究使用标准信号强度（Sn）对脂肪抑制和水激发序列在骨挫伤及附属结构损伤的诊断进行两两比较，进一步分析得出：①pd_tse_spair脂肪抑制在骨挫伤、半月板损伤、韧带损伤的标准信号强度优于t2_me2d水激发序列，特别在骨挫伤的比较中，差异有统计学意义（P<0.05），可作为临床膝关节骨挫伤的首选检查序列。②t2_me2d水激发序列在软骨损伤的标准信号强度优于pd_tse_spair脂肪抑制序列，差异有统计学意义（P<0.05），可作为pd_tse_spair脂肪抑制序列的有益补充。该研究中对图像的信噪比及对比噪声比未作统计，标准信号强度高低不能保证病灶与周围相邻结构的清晰对比，同时该组观察发现病灶在不同序列上显示的病灶范围大小也明显不同，有待与临床结合进一步研究，优化组合检查序列，避免高估和低估病情，为膝关节骨挫伤的诊断及治疗处理提供临床依据。

随着MRI软硬件技术的不断提升，3D梯度回波技术、弥散加权成像、波谱功能成像也开始应用于膝关节的检查[14]。脂肪抑制和水激发技术的优势在于检查时间较短，操作简单，对病灶的显示敏感性和特异性较高，在临床上会有更广泛的应用。

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[4] Sanders TG，Feller JF，Lawhorn KM，et al.BONE contusion patterns of the knee MR imaging foot print of the mechanism of injury[J].Radiographics，2000，20：135-151.

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[7] GJ，Kazakia，D Kuo，Schooler，et al. Bone and cartilage demonstrate changes localized to bone marrow edema-like lesions within osteoarthritic knees[J].Osteoarthritis and Cartilage，2013，21（1）： 94-101.

[8] Xu L1，Hayashi D，Roemer FW，et al.Magnetic resonance imaging of subchondral bone marrow lesions in association with osteoarthritis[J].Semin Arthritis Rheum，2012，42（2）：105-118.

[9] 杨献峰，朱斌，蒋青，等.膝关节周围骨挫伤的临床与影像学研究进展[J].中华放射学杂志，2013， 47（2）：190-192.

[10] 金永明. MRI在膝关节骨挫伤中的诊断分析[J]. 中外医疗，2013，32（18）：174-175.

[11] 周吉明，王超，邵宝富，等.低场磁共振短时反转恢复序列在膝关节骨挫伤中的应用[J].实用医技杂志，2013（8）：839-840.

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[13] 石银龙，王传兵，张廉良.MRI水激励序列显示膝关节软骨的临床应用[J].江苏医药，2010，36（23）：2746-2748.

[14] Eleftherios Lavdas，Theofilos Topalzikis，Panayiotis Mavroidis，et al.Comparison of PD BLADE with fat saturation （FS）， PD FS and T2 3D DESS with water excitation（WE） in detecting articular knee cartilage defects[J].Magnetic Resonance Imaging，2013，31（8）：1255-1262.

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