標準冠狀位MRI與多平面重建用于評估膝關節前外側韌帶

劉 鈺,王立學,李 潔,于向榮,鄭卓肇*

[1.清華大學附屬北京清華長庚醫院放射診斷科 清華大學臨床醫學院,北京 102218;2.珠海市人民醫院(暨南大學附屬珠海醫院)放射影像科,廣東 珠海 519000]

前外側韌帶(anterolateral ligament, ALL)是膝關節重要結構之一,與前十字韌帶、外側副韌帶和內側副韌帶共同通過限制膝關節前移和內旋運動而維持其穩定[1-4];ALL受損可致膝關節不穩定,引發膝關節出現疼痛、腫脹和運動障礙等癥狀[5-6]。MRI已成為診斷膝關節疾病的重要工具之一。標準冠狀位MRI可顯示ALL位置、形態及大小等,但對于ALL的識別率差異較大[7-10]。利用多平面重建(multi-planar reconstruction, MPR)可提供更為準確和直觀的解剖結構信息[11-12],提高ALL識別率[13-14]。本研究對比標準冠狀位MRI與MPR用于評估ALL的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2021年1月—2022年10月130例于清華大學附屬北京清華長庚醫院接受雙膝關節MR檢查患者,男61例、女69例,年齡18～80歲、中位年齡47.0歲;排除有膝關節手術史、急性或慢性膝關節損傷、膝關節外側結構撕裂(包括前交叉韌帶、外側半月板、外側副韌帶、髂脛束等)、明顯膝關節骨關節炎、力線異常、下肢先天變異或畸形等患者。本研究通過醫院倫理委員會批準(23336-6-01),檢查前所有患者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia CX 3.0T MR掃描儀、8通道相控陣膝關節線圈。囑患者仰臥,以基于質子密度(proton density, PD)的加權3D-VIEW序列聯合壓縮感知(compressed sensing, CS)技術采集雙膝關節標準矢狀位MRI;參數：TR 1 100 ms,FOV 160 mm×160 mm×120 mm,層厚0.7 mm,層間距-0.3 mm,FA 90°,體素0.7 mm×0.7 mm×0.7 mm,加速因子8,重建體素0.4 mm×0.4 mm×0.4 mm,回波鏈長度16。

1.3 圖像處理 將膝關節3D圖像傳入Philips IntelliSpace Portal v9.0.4.31010后處理工作站,基于薄層圖像進行MPR[13],重建層厚2 mm。于標準冠狀位MRI中將y軸與股骨內外側髁下緣對齊(圖1A);在軸位圖像中將z軸與股骨內外側髁后緣對齊(圖1B)。因ALL在股骨插入點附近、而脛骨附著點位于脛骨Gerdy結節與腓骨頭之間,為確保起始位置的可重復性,將MPR中心移至股骨外側髁處(圖1C),并以此為旋轉中心(圖1D),適當調整標準矢狀位圖像的z軸角度(圖1E),同時觀察冠狀位圖像,使之盡可能完整、連續地顯示ALL(圖1F)。

圖1 患者女,38歲,右膝關節不適1周 A.基于膝關節3D-VIEW-PD-CS序列圖像行MPR,于標準冠狀位圖像中采用藍線將y軸與股骨內外側髁下緣對齊; B.于軸位圖像中采用橙線將z軸與股內外側髁后緣對齊; C.將MPR中心移動至股骨外側髁處,以獲得最佳旋轉中心; D、E.以股骨外側髁處作為旋轉中心,調整標準矢狀位圖像的z軸(橙線)角度; F.觀察冠狀位圖像中關節外側韌帶結構,以盡可能完整、連續地顯示ALL(箭)

1.4 圖像分析 由2名具有15年以上骨關節系統診斷經驗的放射科副主任醫師采用雙盲法分別判讀雙膝關節薄層MRI,將標準冠狀位MRI及MPR圖中的雙側ALL分為完全可見(ALL全段連續、清晰可見)、部分可見(ALL不完整)或不可見(ALL未顯示);意見相左時通過協商達成一致(圖2)。

圖2 患者男,52歲,雙膝關節疼痛2個月 A.標準冠狀位MRI示右膝ALL部分可見; B.MPR圖示右側ALL部分可見; C.標準冠狀位MRI示左側ALL部分可見; D.MPR圖示左側ALL完全可見 (箭示ALL)

1.5 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以配對χ2檢驗比較MRI標準冠狀位與MPR圖像中雙側ALL可見性差異。采用Kappa檢驗對標準冠狀位及MPR圖像中ALL可見性進行一致性分析,Kappa≤0.20為不一致,0.20

2 結果

標準冠狀位MRI與MPR圖中,雙側ALL可見性差異均有統計學意義(左側P=0.004,右側P<0.001),而一致性均極好(左側Kappa=0.83,右側Kappa=0.82),見表1。

表1 標準冠狀位MRI與MPR圖顯示雙側ALL比較(例)

標準冠狀位MRI與MPR圖中,雙側ALL是否完全可見[完全可見與非完全可見(部分可見和不可見)]差異有統計學意義(左側P=0.002,右側P<0.001),且一致性為極好/好(左側Kappa=0.83,右側Kappa=0.78)。

3 討論

ALL是膝關節的重要組成結構,其損傷可致膝關節不穩定并出現運動障礙等癥狀。以MRI評估ALL時,需深入了解膝關節前外側復合體解剖結構,包括外側副韌帶、關節囊、或髂脛束等;其中部分結構與ALL附著位置非常接近而易混淆[2]。

膝關節韌帶損傷中,前、后交叉韌帶損傷較為常見,尤其是在體育運動或劇烈活動中[15]。ALL損傷通常與膝關節其他結構的損傷同時發生,尤其是前交叉韌帶[16],少見單純ALL損傷;但無論ALL損傷是否合并膝關節外側復合體損傷,均需根據其損傷嚴重程度選擇治療方案;ALL損傷嚴重甚至撕裂時,應通過手術修復或重建。與單純重建前交叉韌帶相比,手術重建前交叉韌帶及ALL后預后及康復效果均更佳[17-18]。影像學診斷ALL損傷時,為避免誤診,應盡可能在同一層面中清晰顯示完整的ALL,否則可能將ALL誤判為其他前外側結構[13]。

本研究對比分析標準冠狀位MRI與MPR圖顯示ALL的效果,發現其間差異有統計學意義。ALL自股骨外側髁向前、向下走行至腓骨與Gerdy結節中點,相同分辨率下,標準冠狀位MRI主要用于顯示前后位結構,而MPR支持多個切面觀察,更易完整顯示ALL[19]。但本研究Kappa檢驗結果顯示2種圖像顯示雙側ALL的一致性極好,表明在無法滿足MPR條件時,可利用標準冠狀位MRI評估ALL結構。

為通過手術重建ALL,臨床更關注ALL是否完全可見。本研究將ALL分為是否完全可見進行分析,結果顯示標準冠狀位MRI與MPR之間差異有統計學意義,但一致性為好/極好,表明2種圖像均可用于評估ALL,而MPR對術前制定重建方案具有明確指導意義,臨床應根據實際情況進行選擇：急診檢查時,為縮短掃描時間、更快獲得診斷結果,可優先選擇標準冠狀位;而需要更為準確和詳細的解剖結構信息時,則應優先選擇MPR。

綜上,相比標準冠狀位MRI,MPR圖像顯示ALL效果更佳,但在無法滿足MPR掃描條件時,利用標準冠狀位MRI亦可較準確地評估ALL。但本研究樣本量有限,且為單中心、回顧性研究,存在一定局限性,未來研究可從掃描參數、解剖結構復雜性、讀片經驗等方面入手,探討其對標準冠狀位和MPR表現差異的影響;亦可對ALL損傷與未損傷的患者進行分組分析,全面評估ALL的可見性差異。

利益沖突：全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻：劉鈺研究設計、撰寫和修改文章;王立學圖像分析;李潔統計分析;于向榮指導;鄭卓肇研究設計、審閱文章。