磁共振DFSE序列在髋关节撞击综合征关节软骨退变早期的应用价值

李晓会,靳 囡,毛翠平,李兴华,周小倩,王 伟

(1西安交通大学第二附属医院医学影像科,西安 710004;2西安交通大学第二附属医院骨科;*通讯作者,E-mail:dr.wangwei@xjtu.edu.cn)

髋关节撞击综合征(femomacetabular impingement,FAI)是由于髋臼和/或股骨近端的解剖学异常导致股骨头颈交界处和髋臼的频繁撞击引起的髋关节退行性病变。FAI的早期诊断具有重要临床意义,对于无退变的髋关节病变早期治疗可以避免永久性髋关节骨关节炎的形成[1]。目前,评价髋关节软组织损伤最好的检查方法为髋关节镜,然而由于其具有创伤性、易感染等缺陷,难以在临床上推广。在各种无创检查中,磁共振(MR)以较高的组织分辨率和信噪比成为FAI最好的检查手段。然而MR常规序列(FS-T2WI)仅能发现髋关节撞击综合征Ⅲ、Ⅳ级的软骨损伤,对于Ⅰ、Ⅱ级软骨退变诊断效果较差。近年来,MR快速自旋双回波序列(DFSE)在膝关节等疾病中得到广泛应用,而在FAI中应用甚少。我们通过观察双回波序列在FAI图像质量及诊断中的应用,并与常规序列进行比较,探讨双回波序列在FAI中的实际应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集我院2015-08～2017-11期间临床诊断早期FAI的患者32例,发病年龄16-52岁,平均年龄39.5岁;男性17例,女性15例。临床表现为髋关节的慢性疼痛、关节屈曲和内收受限。所有受检者均签署知情同意书。

1.2 检查方法

采用美国GE公司Signa xt3.0TMR扫描仪，腹部8通道相控阵线圈采集图像。常规扫描方案(FS-T2WI序列)：FOV 360 mm×360 mm，层厚3.0 mm，TR 2 260 ms，TE 65 ms，矩阵256 mm×256 mm；DFSE扫描方案：①斜矢状位：平行于股骨颈的长轴扫描(图1A)，采用脂肪饱和抑制快速自旋双回波序列(TR 2 260 ms，TE分别为25 ms和65 ms)；②斜冠状位：在斜轴位图像上垂直于髋臼前后缘的连线扫描(图1B)，同样采用脂肪饱和抑制快速自旋双回波序列(TR 2 260 ms，TE分别为25 ms和65 ms)。以上各扫描方位的视野均为200 mm，扫描层厚3.0 mm，层间距0.3 mm，矩阵320×224。

1.3 图像整体质量评价

由两位高年资影像科医师分别对FS-T2WI序列和DFSE序列采集的图像质量按优、良和差进行评价[2]。①优:髋臼唇轮廓清晰,各结构显示清楚,软骨信号显示清晰,骨髓中脂肪信号完全抑制,信噪比高;②良:髋臼唇、软骨等结构显示较好,骨髓中脂肪信号基本抑制,信噪比好;③差:髋臼唇及软骨等结构显示尚可,但骨髓中脂肪信号抑制不好,其中信号混淆不清,信噪比差。

1.4 FAI早期的MR诊断分级

两名高年资影像科医师共同对32例病例单髋常规序列和双回波序列的MR图像阅片,记录髋关节及其软骨各种影像征象并进行评级。当存在不同意见时,协商讨论后得出一致结果。髋关节软骨损伤的MRI诊断分级采用Recht标准[3]:0级为正常关节软骨,软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑,仍认为是正常关节软骨;Ⅰ级为软骨分层结构消失,软骨内出现局灶性低信号区,软骨表面光滑;Ⅱ级为软骨表面轮廓轻至中度不规则,软骨缺损深度未及全层厚度的50%;Ⅲ级为软骨表面轮廓重度不规则,软骨缺损深度达全层厚度的50%以上,但未完全剥脱;Ⅳ级为软骨全层缺损、剥脱,软骨下骨质暴露伴或不伴软骨下骨质信号改变。

1.5 统计学分析

磁共振常规序列成像及双回波成像序列图像质量的评价采用SPSS22.0软件进行Mann-Whitney检验,两种序列对关节软骨早期退变的检查结果比较采用卡方检验(Fisher确切概率法),P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量的比较

甲乙两位医师分别对FS-T2WI序列和DFSE序列图像质量的评价见表1。从表1可见,DFSE序列的图像质量主要以优良为主,明显优于FS-T2WI序列。通过对两种序列扫描图像质量的比较,结果显示两种序列扫描的图像质量有显著性差异(甲医师:Z=6.167,P<0.01;乙医师:Z=6.148,P<0.01)。甲、乙两位医师对同一序列扫描图像评价结果无显著性差异(FS-T2WI序列:Z=0.53,P>0.05;DFSE序列:Z=0.397,P>0.05)。

表1 FS-T2WI与DFSE序列图像质量分析Table 1 Image quality analysis on the FS-T2WI and DFSE sequence

2.2 常规序列和DFSE在FAI分级中的诊断

常规序列发现FAI软骨损伤8例,其中I级0例,Ⅱ级1例,Ⅲ级7例;FAI软骨正常24例。双回波序列发现FAI软骨损伤20例,其中I级4例,Ⅱ级8例,Ⅲ级8例;软骨正常12例。以上结果显示:DFSE图像质量较为清晰,并能较为准确地对髋关节软骨早期病变进行分级。其中4例患者髋臼上部呈现部分高信号区,其余软骨表面呈现等信号区,诊断为髋臼部分撕裂(见图2A)。8例患者髋臼软骨呈现多个高信号区,诊断为髋臼撕裂及软骨损伤(见图2B);8例患者髋臼基底和实质均出现液性高信号,诊断为基底部及实质部撕裂(见图2C)。

2.3 两种MR序列检查结果比较

两种MR序列显示髋关节软骨损伤对照结果见表2。FS-T2WI序列发现FAI软骨损伤8例,阳性率为25.0%;DFSE序列发现FAI软骨损伤20例,阳性率为62.5%。经卡方检验比较,DFSE序列的阳性率高于常规序列,差异有统计学意义(P<0.01)。

3 讨论

FAI常见于爱好活动的中青年病人,临床表现为髋关节的慢性疼痛、关节屈曲和内收受限。近年来,研究发现无症状志愿者也存在FAI[4-10],且与年龄、性别相关[7-9]。FAI如果能在关节软骨损伤、退变发生时早期发现,并积极的进行临床干预、治疗,可阻止并延缓退行性骨关节炎的发生、减轻临床症状,避免永久性髋关节骨性关节炎的形成[1]。所以,FAI的早期诊断具有重要的临床意义。

A. 斜矢状位 B. 斜冠状位

A.男,25岁,诊断为髋臼部分撕裂,斜矢状位髋臼上部呈现部分高信号区,其余软骨表面呈现等信号区 B.女,52岁,诊断为髋臼撕裂及软骨损伤,斜矢状位髋臼软骨呈现多个高信号区 C.男,32岁诊断为基底部及实质部撕裂,斜冠状位髋臼基底和实质均出现液性高信号

表2 两种MR序列显示髋关节软骨损伤对照结果 例(%)Table 2 Results of hip cartilage injury by the two MR sequences cases(%)

相比于X线和CT,MR是更好的关节成像技术。无对比剂MR和关节造影技术均可用于FAI的评估。MR关节造影通过关节腔内注入造影剂,以扩张关节囊来更好地区分盂唇和关节囊,同时盂唇间隙的扩大能更好地显示盂唇撕裂等征象,在髋臼盂唇病灶的诊断较为可靠。然而,MR关节造影是一项有创检查,对邻近神经、血管有医源性损伤的风险,并且存在一定潜在感染的可能性,致使髋关节MR造影难以在临床上推广[11-13]。3.0T MR以其较高的组织分辨率和信噪比,在诊断FAI方面达到了1.5T MRI关节造影的效果,对髋臼盂唇和软骨损伤具有较高的敏感性和特异性。但常规序列仅对Ⅲ级以上的FAI诊断具有一定的参考价值,而对于关节软骨仅有裂痕而无明显移位的病变显示效果不佳,常表现为等信号或高信号影像学特征。另外,该序列也不能有效地显示骨皮质的病理特征。其次,对于髋关节解剖异常显示和测量也不如CT准确[14]。如何选择合适的序列来提高FAI的诊断率一直是MR研究的热点问题。

我们采用双回波序列(DFSE)用于FAI的诊断,并与MR常规序列(FS-T2WI)比对。扫描方法采用斜矢状位图像(OSag fs PDWI/T2WI FSE)和斜冠状位(OCor fs PDWI/T2WI FSE)。定位时在常规冠状位上定位平行于股骨颈的斜矢状位图像,这种图像可以获得前后髋臼唇的垂直断面,可更好地观察前后髋臼唇的病变;而以斜冠状位扫描时,垂直于前后唇后线,这种图像可以更好地分析上下髋臼唇。研究发现MR常规序列(FS-T2WI)在FAI轻度损伤(Ⅰ、Ⅱ级病变)的诊断与DFSE序列有显著性差异,而在Ⅲ级病变的诊断中无显著性差异,提示FS-T2WI序列对于关节软骨早期退变的诊断效果欠佳,特别是臼唇撕裂。这可能是由于髋关节轻度损伤(Ⅰ、Ⅱ级)中,关节腔内炎性渗出液较少,髋关节囊与髋臼解剖结构对比度降低,MR常规序列难以区分塌陷的髋关节囊和臼唇;对于臼唇撕裂伤而言,病变时关节腔内渗出液更少,组织对比度明显降低,从而不能有效地显示髋臼损伤的特征。MR图像可表现为臼唇基底部线状略高信号,但这一信号特征与臼唇软骨连接区的信号特征极为相似,很容易造成漏诊。而双回波序列是通过区分单位体积内不同组织间质子含量的差别进行成像。质子含量增高时,组织的信号特征也增强。FAI时,关节腔积液中质子含量高于滑膜组织,PDWI序列的优点是将关节周边脂肪组织抑制呈低信号,从而清晰地显示滑膜腔内积液[15,16]。并且DFSE序列采用较短的TE时间,组织横向磁化矢量衰减变少,从而使图像信噪比增高[17]。同时DFSE序列可通过扫描同一层层面,同时获得两种加权图像,分别为T2WI和PDWI图像。通过不同对比度图像之间的分析,PDWI可以更好地观察软骨及其结构,而T2WI可以观察股骨头及其周围组织的损伤及水肿情况,提高了长T2信号病变的检出;同时该序列扫描时间较短,减少了患者在检查过程中所产生的运动伪影。再者扫描时通过减小FOV、提高检查矩阵、减小层厚等手段也提高了软骨显示的清晰度。在诊断FAI时明显优于常规序列,大大提高了FAI的检出率(P<0.01)。

总之,髋关节双回波成像技术显示髋关节软骨退变清晰度较高,检查时间短,还可以较好地显示软骨厚度及内部结构。可作为早期FAI软骨退变诊断的重要手段。当然,本研究也存在以下不足:①由于设备限制没有对髋关节进行各向同性三维序列扫描,而三维序列重建图像及定量评估对软骨早期损伤可能具有更高的诊断价值。②缺少关节腔镜及病理结果对照,存在一定的局限性,有待于进一步研究。