标准冠状位MRI与多平面重建用于评估膝关节前外侧韧带

刘 钰,王立学,李 洁,于向荣,郑卓肇*

[1.清华大学附属北京清华长庚医院放射诊断科 清华大学临床医学院,北京 102218;2.珠海市人民医院(暨南大学附属珠海医院)放射影像科,广东 珠海 519000]

前外侧韧带(anterolateral ligament, ALL)是膝关节重要结构之一,与前十字韧带、外侧副韧带和内侧副韧带共同通过限制膝关节前移和内旋运动而维持其稳定[1-4];ALL受损可致膝关节不稳定,引发膝关节出现疼痛、肿胀和运动障碍等症状[5-6]。MRI已成为诊断膝关节疾病的重要工具之一。标准冠状位MRI可显示ALL位置、形态及大小等,但对于ALL的识别率差异较大[7-10]。利用多平面重建(multi-planar reconstruction, MPR)可提供更为准确和直观的解剖结构信息[11-12],提高ALL识别率[13-14]。本研究对比标准冠状位MRI与MPR用于评估ALL的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2021年1月—2022年10月130例于清华大学附属北京清华长庚医院接受双膝关节MR检查患者,男61例、女69例,年龄18～80岁、中位年龄47.0岁;排除有膝关节手术史、急性或慢性膝关节损伤、膝关节外侧结构撕裂(包括前交叉韧带、外侧半月板、外侧副韧带、髂胫束等)、明显膝关节骨关节炎、力线异常、下肢先天变异或畸形等患者。本研究通过医院伦理委员会批准(23336-6-01),检查前所有患者均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenia CX 3.0T MR扫描仪、8通道相控阵膝关节线圈。嘱患者仰卧,以基于质子密度(proton density, PD)的加权3D-VIEW序列联合压缩感知(compressed sensing, CS)技术采集双膝关节标准矢状位MRI;参数：TR 1 100 ms,FOV 160 mm×160 mm×120 mm,层厚0.7 mm,层间距-0.3 mm,FA 90°,体素0.7 mm×0.7 mm×0.7 mm,加速因子8,重建体素0.4 mm×0.4 mm×0.4 mm,回波链长度16。

1.3 图像处理 将膝关节3D图像传入Philips IntelliSpace Portal v9.0.4.31010后处理工作站,基于薄层图像进行MPR[13],重建层厚2 mm。于标准冠状位MRI中将y轴与股骨内外侧髁下缘对齐(图1A);在轴位图像中将z轴与股骨内外侧髁后缘对齐(图1B)。因ALL在股骨插入点附近、而胫骨附着点位于胫骨Gerdy结节与腓骨头之间,为确保起始位置的可重复性,将MPR中心移至股骨外侧髁处(图1C),并以此为旋转中心(图1D),适当调整标准矢状位图像的z轴角度(图1E),同时观察冠状位图像,使之尽可能完整、连续地显示ALL(图1F)。

图1 患者女,38岁,右膝关节不适1周 A.基于膝关节3D-VIEW-PD-CS序列图像行MPR,于标准冠状位图像中采用蓝线将y轴与股骨内外侧髁下缘对齐; B.于轴位图像中采用橙线将z轴与股内外侧髁后缘对齐; C.将MPR中心移动至股骨外侧髁处,以获得最佳旋转中心; D、E.以股骨外侧髁处作为旋转中心,调整标准矢状位图像的z轴(橙线)角度; F.观察冠状位图像中关节外侧韧带结构,以尽可能完整、连续地显示ALL(箭)

1.4 图像分析 由2名具有15年以上骨关节系统诊断经验的放射科副主任医师采用双盲法分别判读双膝关节薄层MRI,将标准冠状位MRI及MPR图中的双侧ALL分为完全可见(ALL全段连续、清晰可见)、部分可见(ALL不完整)或不可见(ALL未显示);意见相左时通过协商达成一致(图2)。

图2 患者男,52岁,双膝关节疼痛2个月 A.标准冠状位MRI示右膝ALL部分可见; B.MPR图示右侧ALL部分可见; C.标准冠状位MRI示左侧ALL部分可见; D.MPR图示左侧ALL完全可见 (箭示ALL)

1.5 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以配对χ2检验比较MRI标准冠状位与MPR图像中双侧ALL可见性差异。采用Kappa检验对标准冠状位及MPR图像中ALL可见性进行一致性分析,Kappa≤0.20为不一致,0.20

2 结果

标准冠状位MRI与MPR图中,双侧ALL可见性差异均有统计学意义(左侧P=0.004,右侧P<0.001),而一致性均极好(左侧Kappa=0.83,右侧Kappa=0.82),见表1。

表1 标准冠状位MRI与MPR图显示双侧ALL比较(例)

标准冠状位MRI与MPR图中,双侧ALL是否完全可见[完全可见与非完全可见(部分可见和不可见)]差异有统计学意义(左侧P=0.002,右侧P<0.001),且一致性为极好/好(左侧Kappa=0.83,右侧Kappa=0.78)。

3 讨论

ALL是膝关节的重要组成结构,其损伤可致膝关节不稳定并出现运动障碍等症状。以MRI评估ALL时,需深入了解膝关节前外侧复合体解剖结构,包括外侧副韧带、关节囊、或髂胫束等;其中部分结构与ALL附着位置非常接近而易混淆[2]。

膝关节韧带损伤中,前、后交叉韧带损伤较为常见,尤其是在体育运动或剧烈活动中[15]。ALL损伤通常与膝关节其他结构的损伤同时发生,尤其是前交叉韧带[16],少见单纯ALL损伤;但无论ALL损伤是否合并膝关节外侧复合体损伤,均需根据其损伤严重程度选择治疗方案;ALL损伤严重甚至撕裂时,应通过手术修复或重建。与单纯重建前交叉韧带相比,手术重建前交叉韧带及ALL后预后及康复效果均更佳[17-18]。影像学诊断ALL损伤时,为避免误诊,应尽可能在同一层面中清晰显示完整的ALL,否则可能将ALL误判为其他前外侧结构[13]。

本研究对比分析标准冠状位MRI与MPR图显示ALL的效果,发现其间差异有统计学意义。ALL自股骨外侧髁向前、向下走行至腓骨与Gerdy结节中点,相同分辨率下,标准冠状位MRI主要用于显示前后位结构,而MPR支持多个切面观察,更易完整显示ALL[19]。但本研究Kappa检验结果显示2种图像显示双侧ALL的一致性极好,表明在无法满足MPR条件时,可利用标准冠状位MRI评估ALL结构。

为通过手术重建ALL,临床更关注ALL是否完全可见。本研究将ALL分为是否完全可见进行分析,结果显示标准冠状位MRI与MPR之间差异有统计学意义,但一致性为好/极好,表明2种图像均可用于评估ALL,而MPR对术前制定重建方案具有明确指导意义,临床应根据实际情况进行选择：急诊检查时,为缩短扫描时间、更快获得诊断结果,可优先选择标准冠状位;而需要更为准确和详细的解剖结构信息时,则应优先选择MPR。

综上,相比标准冠状位MRI,MPR图像显示ALL效果更佳,但在无法满足MPR扫描条件时,利用标准冠状位MRI亦可较准确地评估ALL。但本研究样本量有限,且为单中心、回顾性研究,存在一定局限性,未来研究可从扫描参数、解剖结构复杂性、读片经验等方面入手,探讨其对标准冠状位和MPR表现差异的影响;亦可对ALL损伤与未损伤的患者进行分组分析,全面评估ALL的可见性差异。

利益冲突：全体作者声明无利益冲突。

作者贡献：刘钰研究设计、撰写和修改文章;王立学图像分析;李洁统计分析;于向荣指导;郑卓肇研究设计、审阅文章。