UTE技术的冈上肌腱定量值与肩峰厚度联合诊断肩袖撕裂

曹馨月 蒋 灏 陈 凯 卫建国 黄丙仓

肩袖撕裂是肩部疼痛和残疾的常见原因，引起肩袖撕裂的因素有很多，包括外部因素和内部因素，外部因素大多与肩峰下撞击有关，内部因素与老化，肌腱本身退行性改变有关。部分撕裂与全层撕裂的占比人数也不均衡，分别为19%和32%【1】。根据患者的撕裂程度等影响因素，治疗方法又分为保守治疗和手术治疗【2】。

目前已有很多关于肩峰形态对肩袖撕裂影响的报道，但均局限于形态学研究，不能准确地涵盖个体差异问题，不同的撕裂程度对应着不同的治疗方式，合适的治疗方式可以减少患者的痛苦，提高肩关节功能【3】。目前临床诊断肩袖撕裂大多靠影像信号的变化来判断是否存在撕裂，存在一定的人为主观性。本文旨在研究冈上肌肌腱定量值与肩峰厚度间的关系，利用超短回波时间 （ultrashort‑echo‑time，UTE） 技术对冈上肌肌腱的定量值与肩峰厚度联合诊断肩袖撕裂，从而探讨联合诊断的可能性以提高诊断效率。

方 法

1. 研究对象

回顾性收集2021年3—10月上海市浦东新区公利医院肩关节损伤患者52例。其中男性25例，女性27例。纳入标准：患肩关节疼痛并存在冈上肌肌腱损伤或撕裂患者。排除标准：有肩关节手术史患者；因其他病因导致的肩关节疼痛患者。本研究经过上海市浦东新区公利医院医学伦理委员会批准（批准文号：GLYY1s2021-026），免除受试者知情同意。

2.MRI扫描方法

所有患者均行佳能Vantage Titan 3.0 T核磁检查。患者取仰卧位，上臂伸直与B0场平行，手掌朝上，用绑带固定以保证肩关节位置相同。扫描序列包括轴位T2WI‑FS，冠状位T1WI、T2WI、PDWI，矢状位T2WI‑FS及多回波序列UTE。常规序列诊断肩袖撕裂情况，UTE用于定量值测量。常规序列扫描参数均为临床默认参数。UTE扫描参数：TR=14.3 ms，TE=0.096 ms/2.7 ms/5.3 ms/7.9 ms，FA=10°，采集带宽=488.2 kHz，视野=256×256，激励次数=1，层厚=2，层数=100，扫描时间=916 s。

3. 定量值测量

3.1 肩峰厚度测量

以轴位定位毗邻肩锁关节外缘层面，于斜矢状位在T2WI上测量肩峰的最大厚度，如图1所示。

图1 肩峰厚度测量

3.2 冈上肌腱测量

用ImageJ软件处理图像得到R值（T2*的倒数），找到冈上肌肌腱最大的层面，勾画冈上肌肌腱，如图2所示。

图2 冈上肌肌腱勾画

3.3 Zlatkin分型方法

由2名有经验的影像科医师分别进行评估，对冈上肌肌腱进行Zlatkin分型。Ⅰ型为肌腱炎，T1WI信号增高，无形态学改变；Ⅱ型为冈上肌肌腱小撕裂，T1WI信号增高，肌腱外形不规则且变薄，T2WI信号增高；Ⅲ型为冈上肌肌腱大撕裂，T1WI上可见冈上肌肌腱完全撕裂，边缘不规则且磨损，同时冈上肌严重萎缩并伴有肩锁关节退行性改变，T2WI上进一步显示冈上肌肌腱断裂，液体填充入断裂的肌腱，如图3所示。意见不一致时，由2位医师共同商讨决定。

图3 不同 Zlatkin分型的PDWI图像

4. 统计学分析

Zlatkin分型不同观察者间采用Kappa一致性检验，Kappa值在0~0.2代表极低一致性；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代表几乎完全一致。2个测量参数肩峰厚度和UTE定量值在撕裂程度间的比较采用Kruskal‑WallisH检验。肩峰厚度与UTE序列定量值的相关性采用Pearson相关性分析。两者分别在肩袖撕裂中的诊断效能采用ROC曲线分析。

结 果

1. 观察者间Zlatkin分型一致性评估

2名医师对Zlatkin分级，共同认为Ⅰ型的有25例，Ⅱ型的有16例，Ⅲ型的有7例。Ⅰ型与Ⅱ型间不一致的有3例，Ⅱ型与Ⅲ型间不一致的有1例，具有高度诊断一致性（Kappa值为0.872），详见表1。

表1 两医师对Zlatkin分型的一致性比较

2.UTE定量值、肩峰厚度与肩袖撕裂间的关系

经Pearson相关性分析发现，UTE定量值与肩峰厚度之间有显著负相关关系（r=-0.347，P<0.05）。分别对不同Zlatkin分型之间UTE定量值和肩峰厚度进行组间比较，结果（表2）显示2种诊断方法在不同Zlatkin分型间差异均存在统计学意义（P<0.05）。

表2 两种诊断方法在冈上肌腱对Zlatkin分型的比较

再通过Kruskal‑WillisH检验进行组间比较，结果见图4。从图4A中可知，肩峰厚度和UTE定量值之间存在负性相关，且Ⅰ型、Ⅲ型肩峰与UTE定量值间的差异有统计学意义（P<0.05）；图4B与图4C均证明了肩袖撕裂的等级程度可以通过肩峰厚度及UTE的定量值来判断，这为将UTE定量值与肩峰厚度用于联合诊断奠定了基础。

图4 组间差异性分析

3.UTE定量值、肩峰厚度及联合诊断对肩袖撕裂的诊断效能分析

从上述结论中得出，冈上肌肌腱撕裂程度在Ⅰ级和Ⅲ级之间可以通过UTE定量值及肩峰厚度来判断。分别对这2种判断方法进行ROC曲线分析，发现冈上肌肌腱的UTE定量值、肩峰厚度与Zlatkin分类的Ⅰ级和Ⅲ型间诊断的准确度差异均具有统计学意义（P<0.05）。

通过UTE定量值评价冈上肌肌腱撕裂所得到的ROC曲线下面积（AUC）、灵敏度、特异度分别为0.781、0.833、0.667；通过肩峰厚度评价冈上肌肌腱撕裂得到的AUC、灵敏度、特异度分别为0.783、0.933、0.583；而联合诊断评价冈上肌肌腱撕裂情况的AUC、灵敏度、特异度分别为0.889、1.000、0.833。结果显示两者联合诊断的诊断效能优于单个指标独立诊断。详见图5。

图5 ROC曲线分析

讨 论

本研究发现UTE定量值与肩峰厚度均可对肩袖撕裂程度进行评价，且由于肩峰厚度与UTE定量值之间有显著负相关关系，因此可通过联合诊断来提高对肩袖撕裂诊断的效能。本研究通过结合UTE序列，定量分析肩袖损伤情况，扩大了临床可参考参数标准，从而提高诊断效能。

1.肩峰厚度对肩袖撕裂的影响

肩袖损伤是肩部疼痛和残疾的主要原因，肩峰下撞击起着重要作用。一般分为“内在撞击”和“外源性撞击”。“内在撞击”可能是由于张力过载和过度使用引起的导致肩袖退化。“外源性撞击”是通过肌腱外部结构对肩峰下内容物进行机械压缩的结果【4】。肩峰厚度就属于“内在撞击”的其中一个因素【5】，因此肩峰厚度是影响肩袖撕裂程度的关键因素，不同的撕裂程度有不同的治疗方式，肌腱若无撕裂而存在炎性改变时，通常采用药物保守治疗，肌腱若撕裂程度较大，在保守治疗无效果时往往会采用手术治疗的方式【6】。肩峰下囊切除和肩峰成形术均为了减轻肩袖肌腱与肩峰或肩峰下骨赘之间的物理摩擦所引起的肩峰下肩部疼痛【4】。

本研究将肩峰厚度分为3个等级，Ⅰ级为肩峰厚度<6 mm，Ⅱ级为6 mm<肩峰厚度<8 mm，Ⅲ级为肩峰厚度>8 mm。结果发现在肩峰厚度<5.65 mm时冈上肌肌腱成为大撕裂的可能性不高，但当肩峰厚度>5.65 mm时冈上肌肌腱极有可能成为大撕裂。由于存在个体间的差异，为了让诊断结果更加准确，本研究采用UTE序列定量分析冈上肌肌腱的T2*值从而联合判断肌腱是否撕裂。

2.UTE序列在诊断肩袖撕裂中的优势

UTE序列利用其特殊的K空间采样技术可以使回波时间达到50~250μs，甚至短至几个微秒【7】。而肩袖是T2弛豫时间极短的组织，若TE时间不够短，便采集不到极短T2弛豫时间的组织，导致信号丢失得不到组织信息。肩袖就是极短T2弛豫时间的组织，在常规核磁检查序列中，肩袖的信号为低信号，即信号缺失，所以在常规序列扫描中无法进行定量值评价。

UTE序列不仅可以对极短T2弛豫时间的组织进行定量分析，研究发现，还对骨软骨连接处有高敏感性和高对比性。结合不同形式的反转脉冲，有不同的压脂效果，在膝关节处的骨软骨连接处即有高分辨率和高对比【8】。UTE序列结合绝热反转恢复脉冲可以准确测量短T1值，同时提供短T2组织的高对比度图像【9-10】。在诊断早期软骨退行性改变的疾病中，UTE磁化转移（UTE‑MT）序列比常规T2*mapping诊断效能更高【11】。UTE‑MT序列可量化胶原骨架质子，UTE定量磁化率映射（UTE‑QSM）序列还可用来评估骨矿物质【12】。

本研究利用UTE序列多回波TE时间计算组织的T2值从而定量分析组织的成分改变。利用UTE序列自身对极短T2弛豫时间组织的高敏感特性，定量分析冈上肌肌腱的R值，以此来辅助诊断肩袖撕裂。伪彩图像可以更直观地表现出肩袖撕裂情况，如图2C所示，红色箭头所指处为冈上肌肌腱，不同的颜色代表不同的R值，R值越高则颜色越偏向暖色调，代表肌腱内部组织成分均为短T2弛豫时间的组织，可以通过颜色变化反映组织内部成分的变化。对其进行定量化，可以更准确地判断组织内部成分的变化。研究发现，当冈上肌肌腱的定量值<2.04时，肌腱为大撕裂可能性较高；当定量值>2.04时，肌腱为大撕裂的可能性较低。

3.在肩袖撕裂的联合诊断

准确的术前诊断对于患者的治疗很重要，肩袖撕裂的程度将决定患者选择保守治疗还是手术治疗。MRI在诊断肩袖撕裂方面具有出色的性能，在诊断全层肩袖撕裂的准确率明显优于部分厚度肩袖撕裂【12-13】。一些临床评分仅能判断是否存在部分撕裂，但部分撕裂与全层撕裂仍不能区分【14】。而肩峰的形态是肩袖撕裂发展的重要外在因素【15】。因此，本研究结合MRI中UTE序列与肩峰形态联合诊断肩袖撕裂的程度满足临床需求。

由于存在个体间差异，诊断肩袖撕裂时需要考虑多方面因素，以最大概率排除个体的特异性导致的误诊，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。定量值可以很好地帮助视觉评估进行诊断，消除不同诊断医师之间的差异性。通过上述结论，发现UTE定量值和肩峰厚度均对肩袖撕裂程度的诊断具有统计学意义，证明两个方式具有联合诊断的可靠性。

经研究发现，联合诊断不论从诊断能效性还是特异度及灵敏度上均显著优于单个指标的诊断，若发现肩峰厚度>5.65 mm时，用UTE进行定量值评估，若同时满足定量值<2.04则诊断为肩袖大撕裂。当肩峰厚度<5.65 mm时，用UTE进行定量值评估，若定量值<2.04，则也需提高警惕。

4. 本研究的局限性

①研究样本量较少；②未能手术证实肌腱是否完整；③存在魔角效应【12】，可能对T2*值影响较大。未来可通过手术证实上述结论，得到准确的定量标准从而提高诊断的准确性。未来可研究肌腱负荷多大时会使肌腱断裂，肌腱通过改变成分和力学性能来适应机械载荷，可通过超短回波时间UTE序列对最佳肌腱功能的适当负荷（体积、强度和频率）的量化进行研究。