无线整合型MR放大器用于颞下颌关节高分辨MR成像

田 冲，明 星，刘远成，王荣品，曾宪春*

(1.贵州省人民医院影像科，贵州 贵阳 550002；2.贵州省智能医学影像分析与精准诊断重点实验室，贵州 贵阳 550002；3.精准影像诊疗示范型国际科技合作基地，贵州 贵阳 550002)

颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)是人体重要关节之一，其病变可致颌面部疼痛、语言交流及咀嚼等功能障碍甚至心理障碍、营养不良等严重并发症[1]。目前MRI已成为诊断TMJ疾病的首选方法[2-4]，但随着临床精细化手术要求的提高及TMJ镜的开展，常规MRI已不能满足临床要求[5-6]。无线整合型MR放大器(wireless amplified nuclear MR detector, WAND)能放大组织局部MR信号，提高其空间分辨率及信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)[7]，显著提高对微小器官结构的可视化能力，现已成功用高分辨率MRI显示动物肾脏微结构[8]、血管壁[9]及直肠周围病变[10]。本研究观察以WAND耦合头颈联合线圈行TMJ高分辨MR检查的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2019年6月1—10日收集16名健康青年志愿者，无TMJ紊乱、面部外伤、开口偏差及妊娠和金属植入物，且开口范围大于40 mm。本研究经贵州省人民医院伦理委员会批准[批准号：伦预审字(2019)186号]，受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750W 3.0T超导MR扫描仪，8通道头颈联合相控阵线圈采集双侧TMJ MRI。以医用胶布及海绵将WAND线圈固定于外耳道前下方TMJ体表区(图1)，分别以头颈联合线圈、WAND耦合头颈联合线圈行开口位及闭口位扫描，扫描体位均选择与下颌骨走向平行的斜矢状位，参数：抑脂序列质子密度加权成像(proton density weighted imaging, PDWI)，TR 200 0 ms，TE 30 ms，翻转角度90°，矩阵256×256，FOV 15 cm×15 cm，层厚3 mm，层间距0.3 mm，采集层数12，NEX 2，扫描时间140 s。

图1 WAND线圈实物图

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料以±s表示。以配对t检验比较2种图像SNR及CNR差异；以Kappa检验评价2名医师评价TMJ各解剖结构结果的一致性：Kappa≤0.40为一致性差，0.40

2 结果

1名志愿者因无法配合开口位检查而被剔除。15名志愿者纳入研究，男9名，女6名，年龄18～24岁，平均(21.3±2.2)岁；其中11名(22个关节)关节盘位置正常，4名双侧关节盘移位。30个TMJ盘中，22个双凹型，4个双面型，2个双凸型，2个后带增宽型，无折叠扭转型及圆形。2种方法成像所示TMJ盘位置及运动情况均一致。

2.1 2种方法图像SNR及CNR比较 相比单纯采用头颈联合线圈，采用WAND耦合头颈联合线圈扫描图像的CNR值及SNR值均明显增高(P均<0.05)。见表1。

表1 2种图像SNR及CNR比较 (n=30，±s)

表1 2种图像SNR及CNR比较 (n=30，±s)

方法CNRSNR头颈联合线圈12.88±1.6917.49±2.12WAND耦合头颈联合线圈16.44±2.7039.26±13.95t值8.128.12P值<0.05<0.05

2.2 2种图像主观评分比较 2名医师对头颈联合线圈扫描图像显示关节盘后带、前附着、关节腔、关节盘前带、中间带、双板区、关节盘后附着及髁突骨质的主观评分结果的一致性为中等至高(Kappa=0.78、0.74、0.81、0.65、0.60、0.59、0.63、0.64，P均<0.05)；对WAND耦合头颈联合线圈扫描图像显示上述结构的评分结果的一致性为高或较高(Kappa=0.81、0.83、0.92、0.70、0.61、0.72、0.70、0.66，P均<0.05)。相比单纯应用头颈联合线圈，WAND耦合头颈联合线圈闭口位图像显示颞下颌关节盘前带、中间带、后带、前附着及双板区、关节腔及髁突骨质更为清晰(P均<0.05)，开口位图像显示后附着亦更佳(P<0.05)。见表2及图2～3。

图2 患者女，19岁，采用头颈联合线圈及WAND耦合头颈联合线圈采集的闭口位左侧TMJ不同层面MRI A～B.头颈联合线圈图像； C～D.WAND耦合头颈联合线圈图像，黑色三角所指为关节盘前带，黑色粗箭为中间带，白色粗箭为后带，白色三角为双板区，黑色细箭为关节上腔、白色细箭为关节下腔，短双箭为颞前附着、长双箭为下颌前附着

表2 2种图像质量主观评分比较(分，±s)

表2 2种图像质量主观评分比较(分，±s)

位置头颈联合线圈WAND耦合头颈联合线圈Z值P值前带2.70±0.704.33±0.664.890.003中间带2.30±0.793.80±0.484.730.046后带2.90±0.764.50±0.514.900.001斜矢状位闭口位双板区2.40±0.824.30±0.554.900.001前附着3.10±0.584.30±0.474.820.017关节腔3.80±0.414.60±0.494.630.026髁突3.80±0.434.50±0.514.600.017斜矢状位张口位后附着3.30±0.534.60±0.504.820.009

3 讨论

WAND是一种局部微型信号接收线圈，利用非线性电路直接将无线采集的能量转化为放大的MR信号，通常为1个非线性的双频共振器，可接受ω1的拉莫频率和2倍频率的泵信号，即借助1个微弱的MR信号和1个外界提供的强烈的泵送信号进行混频，在差频上产生1个放大输出信号，且可与泵送信号进行第2次混频，实现MR频率的信号放大[7]。采用WAND进行高分辨扫描能显著提高组织的分辨率。相比常规外部接收器，植入WAND可将检测敏感度提高5倍以上[10]；于食管相应位置植入WAND后进行扫描可精准显示颈总动脉远端、颈内外动脉分叉部血管壁[8]，经肛门植入WAND则可精准显示腹部血管壁[9]。WAND无需额外电源，亦不需要与主机相连，仅需置于扫描关节邻近体表处，操作简单、方便。

TMJ是复杂的非典型软骨滑膜关节，由下颌骨髁突、颞骨鳞部及关节窝组成，关节窝又由中间的纤维软骨盘——颞下颌关节盘分为上下两腔。颞下颌关节盘由较厚的前后带和较薄的中间带组成。关节盘后带经双板区(纤维结缔组织)与后附着相连，附着于颞骨及下颌骨；前带与前附着相连，附着于颞骨和下颌骨。TMJ紊乱(temporomandibular disorder, TMD)及外伤在TMJ疾病中为最常见，TMD主要与TMJ解剖关系异常有关[12]，TMJ外伤则以下颌骨髁突骨折及TMJ软组织损伤为主。

图3 患者女，19岁，以头颈联合线圈及WAND耦合头颈联合线圈采集的左侧TMJ开口位MRI A.头颈联合线圈图像； B.WAND耦合头颈联合线圈图像，白色粗箭所指为颞后附着，白色细箭为下颌后附着，白色三角为关节盘，黑色三角为盘后组织

MRI具有无创性及良好的软组织分辨率，已成为诊断TMJ疾病的主要检查方法之一。目前常规MRI的分辨率对于显示TMJ盘精细解剖结构已不能完全满足临床需求。有无关节软组织损伤是临床针对TMJ异常选择治疗方案的关键点[13]，清晰显示TMJ结构，可为影像学诊断TMJ异常、临床制定诊疗方案和评估预后提供参考依据[14-16]。

TMJ盘及双板区是TMJ的重要组成部分，也是TMD最常累及结构，清晰的高分辨成像显示关节盘及双板区常为精准诊断TMD的前提。研究[6,17]表明，应用7.0T MR仪行高场强MRI可提高TMJ盘及双板区的信噪比及空间分辨率，但由于发射射频磁场存在局部不均匀性导致翻转角分布不均匀，会产生更多伪影[6]，且7.0T MR仪并未普及，其临床应用存在一定局限性和挑战性。以WAND线圈耦合于常规头颈联合线圈上，能放大接收信号，提高信号检测灵敏度，操作灵活、简单，具有很好的普及性。本研究结果显示，单纯采用头颈联合线圈和WAND耦合头颈联合线圈扫描图像显示关节盘形态、位置和运动情况效果一致；而WAND耦合头颈联合线圈显示关节盘前带、中间带、后带、前附着、后附着及双板区、关节腔及髁突骨质更为清晰，图像质量更佳，证实采用WAND耦合头颈联合线圈可显著提高MRI组织空间分辨率，改善其显示TMJ盘精细结构的能力。

下颌骨髁突骨折所致关节软组织损伤近年来逐渐受到临床医师的重视。MRI可清晰显示下颌骨髁突骨折后TMJ软组织变化，但MRI评估软组织损伤目前尚无明确标准。本研究发现以WAND耦合头颈联合线圈扫描可清晰显示盘后软组织，SNR及CNR明显高于单纯头颈联合线圈，提示采用WAND线圈对软组织进行高分辨成像能获得更优质图像，为精准显示TMJ外伤软组织和分类提供客观依据，并可为制定髁突骨折的治疗决策及评估预后提供参考。

综上所述，采用WAND耦合头颈联合线圈对TMJ行MR可提高图像质量。本研究的局限性：①无标准的TMJ专用线圈；②未纳入TMJ病变患者。