可变翻转角的快速自旋回波双反转恢复序列在膝关节滑膜炎诊断中的价值▲

黄琛慧 陈小玫 莫旭林 魏景欣 郑 菲 杨克勤 罗 翔 刘 彪

(广西贵港市人民医院1 放射科，2 骨外科，贵港市 537100)

膝关节滑膜炎在临床中比较常见，可引起膝关节肿痛、活动障碍，其在影像学检查中以滑膜增厚、滑膜腔积液为主要征象[1]。滑膜炎的MRI表现为T1WI的对比度增强，T2WI和质子密度加权成像(proton density weighted image,PDWI)显示滑膜增厚和滑膜腔积液。MRI常规序列难以区分滑膜与滑囊积液及周围组织的关系，滑膜显示不清，滑膜炎漏诊率高；对比增强脂肪抑制T1WI(contrast-enhanced fat-suppressed T1WI,CE-FS-T1WI)序列可以清楚地显示滑膜，是目前诊断滑膜炎的金标准，但是其存在费用高、造影剂的毒副作用大等缺点，故其在临床上的应用受限[2]。研究表明，通过可变翻转角的快速自旋回波的双反转恢复(sampling perfection with application optimized contrasts by using different flip angle evolution-double inversion recovery，SPACE-DIR)序列可以抑制两个不同组织的信号，从而提高特定组织的图像对比度[3-4]。因此，理论上采用SPACE-DIR序列抑制膝关节脂肪和滑囊积液的信号，可突显滑膜信号，可能有助于提高滑膜炎的诊断率。本研究比较SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列对膝关节滑膜炎的诊断一致性，从而探讨SPACE-DIR序列的应用价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2020年4～11月在贵港市人民医院就诊的49名疑似膝关节滑膜炎患者作为研究对象，其中男性20例、女性29例，年龄39～74(57.76±11.04)岁。纳入标准：(1)年龄<75岁；(2)就诊时均存在膝关节肿胀、压痛、活动障碍等临床症状：(3)患者均行膝关节CE-FS-T1WI及SPACE-DIR序列MRI扫描。排除标准：(1)既往有膝关节手术史者；(2)关节腔积血者；(3)股四头肌断裂者；(4)膝关节肿瘤者；(5)MRI扫描图像不合格者。本研究已通过我院医学伦理委员会审批，并获得患者知情同意。

1.2 检查方法 所有患者均采用德国Siemens公司Skyra 3.0T磁共振机进行扫描。患者取仰卧、足先进体位，使用15通道膝关节线圈，行常规序列(T1WI、T2WI、PDWI)、SPACE-DIR序列及CE-FS-T1WI序列扫描。

1.2.1 SPACE-DIR序列：层数52，层厚2 mm，矩阵192×192视野200 mm，反转时间1为2 500 ms，反转时间2为220 ms，重复时间9 000 ms，回波时间544 ms，激励次数2次，扫描时间461 s。

1.2.2 CE-FS-T1WI序列：为Space增强序列，层数160，层厚0.7 mm，矩阵256×256视野180 mm，重复时间400 ms，回波时间14 ms，激励次数1次,扫描时间2 min 40 s。造影剂为钆喷酸双葡甲胺(广州康臣药业，批号：H10950270)，剂量为0.2 mL/kg，注射速度为2 mL/s。

1.2.3 T1WI序列：层数19，层厚3.5 mm，层间距0.35 mm，矩阵269×384视野160 mm，重复时间581 ms，回波时间11 ms，反转角150°，激励次数1次，扫描时间85 s。

1.2.4 T2WI序列：层数19，层厚3.5 mm，层间距0.35 mm，矩阵269×384视野160 mm，重复时间3 200 ms，回波时间62 ms，反转角150°，激励次数1次，扫描时间70 s。

1.2.5 PDWI序列：层数19，层厚3.5 mm，层间距0.35 mm，矩阵240×320视野160 mm，重复时间3 000 ms，回波时间33 ms，反转角150°，激励次数1次，扫描时间92 s。

1.3 图像分析 使用影像归档和通信系统(Centricity® Radiology RA1000;GE Healthcare)进行图像评估与分析。为了准确地匹配SPACE-DIR序列图像和CE-FS-T1WI序列图像，选择矢状位上3个层面：髌骨内侧缘、前交叉韧带的中央层面、髌骨外侧缘。记录5个区域的滑膜形态：髌上、内侧髌周、外侧髌周、髌下、髁间(图1)。在SPACE-DIR序列图像上，滑膜是位于被抑制的关节积液和脂肪之间的高信号影；在CE-FS-T1WI序列图像上，滑膜是明显强化的线状影[5](见图1)。滑膜炎的诊断标准为滑膜增厚>2 mm。由两名经验丰富的放射科高年资骨肌组医师分别独立观察每例患者的SPACE-DIR序列图像与CE-FS-T1WI序列图像，记录膝关节的5个区域有无滑膜炎病变，如有则记为阳性(+)，反之记为阴性(-)。有分歧时则协商达成一致。

图1 膝关节矢状位MRI图像

1.4 图像质量评估 由两名影像医生采用“4分法”对SPACE-DIR序列和CE-FS-T1WI序列的图像整体质量和滑膜显示度进行评价。图像整体质量评分标准:1分为质量差，不能诊断；2分为质量一般，勉强可以诊断；3分为质量良好，可以满足诊断要求；4分为质量很好，完全满足诊断要求。滑膜显示度评分标准：1分为滑膜显示不佳；2分为部分显示滑膜；3分为滑膜完全显示，但与关节内脂肪或滑囊积液的对比度较低；4分为与关节内脂肪和关节积液相比，滑膜轮廓清晰，对比度良好。

1.5 统计学分析 采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。采用Kappa检验分析SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列对膝关节滑膜炎的诊断一致性，Kappa系数<0.40表示一致性差，0.40～0.59表示一致性一般，0.60～0.79表示一致性较高，0.80～1.00表示一致性极高。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)分析观察者一致性，ICC为0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中等，0.61～0.80表示一致性较高，0.81～1.00表示一致性极高。SPACE-DIR序列和CE-FS-T1WI序列的图像整体质量、滑膜显示度评分以[M(P25，P75)]表示，采用秩和检验进行比较。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列图像整体质量和滑膜显示度评分的比较 SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列均能清晰地显示内侧髌周增厚、毛糙的滑膜及多个滑膜颗粒，见图2a、图2b；在内侧髌周的滑囊腔内，SPACE-DIR序列显示的滑膜皱襞、滑膜结节与CE-FS-T1WI序列高度一致，见图2c、图2d。SPACE-DIR序列、CE-FS-T1WI序列的图像整体质量评分与滑膜显示度评分比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表1。

图2 膝关节MRI图像

表1 SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列图像整体质量和滑膜显示度评分的比较[M(P25，P75)，分]

2.2 SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列诊断膝关节滑膜炎的一致性 CE-FS-T1WI序列和SPACE-DIR序列均诊断出44例膝关节滑膜炎病变和5例非滑膜炎病变(3例半月板损伤，1例软骨下微骨折，1例前交叉韧带水肿并半月板损伤)。以CE-FS-T1WI序列为金标准，SPACE-DIR序列在各区域的诊断真阳性率和真阴性率均≥70%。SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列在内侧髌周、外侧髌周的诊断一致性极高，Kappa系数分别为0.939、0.851(均P<0.001)；而在髌上、髌下、髁间的诊断一致性较高，Kappa系数分别为0.779、0.663、0.611(均P<0.001)。见表2。

表2 SPACE-DIR序列诊断膝关节滑膜炎的效能及与CE-FS-T1WI序列诊断结果的一致性

2.3 观察者一致性分析结果 两名放射科医师应用SPACE-DIR序列在髌上、内侧髌周、外侧髌周区域的诊断一致性达到极高水平，ICC分别为0.85、0.82、0.93(P<0.001)，在髌下、髁间区域的诊断一致性较高，ICC分别为0.79、0.67(P<0.001)。两者应用CE-FS-T1WI序列在上述5个区域的诊断一致性均达到极高水平，ICC分别为0.86、0.94、0.93、0.96、0.88(P<0.001)。见表3。

表3 观察者一致性分析结果

3 讨 论

膝关节是人体最大的滑膜关节。膝关节滑膜囊一般分为两层，外侧为纤维层，内层为滑膜层。滑膜边缘附于关节软骨的周边，包裹着关节内除关节软骨、关节唇和半月板以外的所有结构。滑膜炎是膝关节骨性关节炎的早期表现，由于患者机体的促炎因子与抗炎因子失衡，大量炎性细胞浸润及血管增生扩张充血，进而导致滑膜组织肥厚、滑膜结节、滑膜囊积液，最终诱发膝关节疼痛、肿胀及关节腔积液等[6]，晚期可侵蚀关节软骨及软骨下骨，破坏关节面，出现膝骨关节炎软骨损伤，引起膝关节活动功能受限，严重降低患者生活质量[7]。因此，尽早明确膝关节滑膜炎的诊断，有助于制定合理的治疗方案并预防滑膜炎进一步发展。

MRI检查具有较高的软组织分辨率，其对膝关节病变的显示较其他影像学检查更具有优势[8]。MRI常规序列检查对于膝关节骨髓水肿、半月板撕裂、韧带损伤、肿瘤等有极高的诊断价值，但是对滑膜炎的诊断率较低。T1WI 图像无法用于区分低信号的滑囊积液与滑膜，在T2WI图像中滑膜受滑囊积液高信号的干扰而显示不清，而利用PDWI图像也难以区分低信号的滑膜与周围被抑制的脂肪组织，故而限制了其在诊断膝关节滑膜炎中的应用。CE-FS-T1WI序列虽然是目前诊断膝关节滑膜炎的金标准，但是由于其检查费用高、耗时长及造影剂存在恶心、呕吐、荨麻疹、脑内钆沉积等副作用[2，9]，其在临床中的应用受到限制。SPACE-DIR序列是在MRI检查图像采集过程中施加两次反转脉冲，设置两个不同的反转时间来选择性地抑制两种不同组织的信号，从而获得高对比度的图像的一种检查方法[3]。目前SPACE-DIR技术主要应用于颅脑检查，其可抑制脑脊液和白质信号，提高灰白质信号对比度，从而突显皮质病变[4，10-11]。本研究中，SPACE-DIR序列检查通过设置较长的反转时间1(2 500 ms)抑制关节内复杂成分的积液信号，并通过设置较短的反转时间2 (220 ms)抑制脂肪信号，突出滑膜组织的信号。本研究结果显示，SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列的图像整体质量、滑膜显示度评分差异无统计学意义(均P>0.05)，且对于内侧髌周、外侧髌周区域的滑膜组织，SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列的诊断一致性达到极高水平，观察者一致性也达到极高水平；而在髌上、髌下、髁间区域两个序列的诊断一致性稍低，均为较高水平；SPACE-DIR序列在髌下、髁间区域的观察者一致性也低于髌上、内侧髌周、外侧髌周区域。这可能是由于髌上、内侧髌周、外侧髌周的滑囊中容易存在较多积液，且远离软骨、韧带、血管等其他组织，影响滑膜显影的因素少，因此SPACE-DIR序列抑制滑囊积液和周围脂肪信号后，高信号的滑膜组织显像更为清晰。而髌下、髁间一般积液相对较少，髁间区域结构复杂、堆积，滑膜受血管、韧带等组织干扰而显示欠佳，降低了诊断的准确性。

本研究存在一些不足之处。首先，本研究所设定的反转时间无法在抑制脂肪和滑囊积液信号的条件下，有效抑制滑囊中血液的信号，积血或者含铁血黄素沉着信号表现为较高-高信号，与同样高信号的滑膜组织难以区分，因而在膝关节腔积血时滑膜形态显示不佳、容易误诊为滑膜增厚。其次，虽然本研究中SPACE-DIR序列与CE-FS-T1WI序列诊断膝关节滑膜炎的一致性较高，但是无法明确SPACE-DIR序列所呈现的滑膜形态、信号高低与病理变化的对应关系。最后，本研究纳入的病例数只有49例，今后需扩大样本量进一步研究以验证本研究结论。

综上所述，SPACE-DIR序列具有无创、图片质量高、经济实惠的优点，其可通过抑制关节积液和脂肪信号更清晰地显示滑膜形态，检出常规序列不易发现的滑膜病变，其显像效果与CE-FS-T1WI序列高度一致，对滑膜炎的诊断具有重要的临床意义，或可作为膝关节滑膜炎的MRI常规筛查序列。