四肢關節(jié)磁共振同時多層采集快速自旋回波新技術可行性研究.pdf

1、背景和目的:
　　快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）序列是目前臨床上最常用的磁共振成像序列，TSE序列能夠清楚地顯示具體的解剖細節(jié)，但其掃描時間較長，平均為4-5 mins。并行采集技術( integrated parallel acquisition technique，iPAT)采用矩形FOV可減少所需采集的相位編碼線并將其較為稀疏地填充于整個K空間，從而降低圖像采集時間；但是由于信號欠采樣的限制，圖像信噪

2、比較低，圖像質(zhì)量較差，限制了其在骨關節(jié)系統(tǒng)的應用。因此，一種快速、高清的磁共振成像技術在骨骼肌系統(tǒng)的應用顯得尤為重要。
　　近年來出現(xiàn)一種新的快速采集技術即同時多層采集技術（ Simultaneous multi-slice，SMS）或多帶寬技術（Multi-Band，MB）。該技術是由一個包含多激發(fā)頻率MB的射頻脈沖在同一時間內(nèi)對多個層面同時進行激發(fā)，同時進行多層面數(shù)據(jù)采集、提取及重建，并以二維的方式進行圖像輸出，可有效地縮短圖

3、像的采集時間。此外，SMS采用blipped-CAIPIRNHA雞尾酒并行采集技術，采用特殊的K空間填充方式，有效地提高了圖像的信噪比。SMS技術與EPI序列結(jié)合已廣泛應用于神經(jīng)系統(tǒng)及高場強磁共振的研究，SMS技術也已逐步應用于骨關節(jié)系統(tǒng)的報道，但目前尚未有SMS與TSE序列結(jié)合在骨關節(jié)系統(tǒng)中的應用。
　　本研究擬探討將SMS技術與TSE序列相結(jié)合（SMS-TSE），同時并與常規(guī)TSE序列的圖像質(zhì)量和掃描時間相比較，以評價其在四肢

4、關節(jié)應用的可行性及其對病變的診斷價值。
　　資料與方法:
　　一般資料:本研究為前瞻性研究，經(jīng)我院倫理委員會審查通過。所有納入研究對象均簽署知情同意書。連續(xù)性納入2015年7月-2017年2月符合以下標準的研究對象。納入標準：（1）隨機選擇自愿參與該研究并接受MRI掃描；（2）體內(nèi)未安裝心臟起搏器、動脈瘤夾及金屬植入物或金屬異物；（3）自愿者選擇無臨床癥狀的健康人群。（4）臨床病人選擇無手術史者；（5）掃描過程中制動良好，無

5、明顯運動偽影對圖像質(zhì)量造成干擾。最終82例研究對象納入本研究，包括膝關節(jié)31例、腕關節(jié)25例、踝關節(jié)15例、肩關節(jié)11例，男40例，女42例，年齡20~67歲，平均年齡（38.4±12.9）歲。
　　檢查方法:采用3.0T超導 MRI系統(tǒng) MAGNATON Prisma(Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)15通道的膝關節(jié)、16通道的腕關節(jié)/手線圈、16通道的踝關節(jié)/足線圈、16通道的肩關節(jié)

6、線圈分別行多序列MR成像。所有研究對象分別行常規(guī)TSE序列及SMS-TSE序列掃描。掃描序列包括矢狀位、冠狀位的常規(guī)TSE和SMS-TSE。常規(guī)TSE序列無加速因子，SMS-TSE序列層加速因子為2。為防止因不同掃描序列參數(shù)所產(chǎn)生偏倚，SMS-TSE序列掃描模式的參數(shù)盡量與常規(guī)序列一致，以保證其圖像質(zhì)量的可比性。分別記錄掃描時間。
　　圖像分析:圖像質(zhì)量比較采用定量測量和定性評分分析。定量分析為一名高年資肌骨影像專業(yè)的放射科醫(yī)師分

7、別測量并計算SMS-TSE序列和常規(guī)序列的圖像信噪比（SNR）、對比信噪比(CNR)及每分信噪比（SNR/min）。定性分析由兩名高年資肌骨影像專業(yè)的放射科醫(yī)師獨立觀察各掃描序列后采用5級評分法對圖像質(zhì)量定性評分。
　　病變分析:以常規(guī)TSE序列上病變的影像征象作為標準，與SMS-TSE序列所顯示的病變進行比較。常規(guī) TSE序列上對病變的診斷從以下幾個異常影像征象方面來分析：骨挫傷，骨性骨髓內(nèi)T1WI地圖樣或網(wǎng)狀分布低信號區(qū)，T2

8、WI-FS為高信號；關節(jié)面異常、軟骨損傷、韌帶和肌腱退變或損傷、半月板損傷、周圍軟組織損傷和圖像偽影。
　　統(tǒng)計學分析:采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計學分析。分別對膝關節(jié)、腕關節(jié)、踝關節(jié)、肩關節(jié)兩序列圖像信噪比、對比信噪比和信噪比/分的比較行配對t或秩和檢驗。兩名醫(yī)師之間圖像質(zhì)量定性評分的一致性采用Kappa檢驗分析，Kappa值≤0.4為一致性差，0.4

9、致性好，Kappa值>0.8為一致性優(yōu)。SMS-TSE序列與常規(guī)TSE序列間的圖像質(zhì)量定性評分的比較行配對秩和檢驗(Wilcoxon檢驗)。以常規(guī)序列為對照，計算SMS-TSE序列分別對膝關節(jié)、腕關節(jié)、踝關節(jié)、肩關節(jié)對病變檢出的靈敏度、特異度和準確度，并采用McNemar檢驗比較兩種序列間對病變檢出的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
　　結(jié)果:
　　1、膝關節(jié) SMS-TSE序列圖像的信噪比（30.96±3.13、75

10、.76±5.56、78.96±9.13）較常規(guī)TSE序列（33.58±2.84、79.95±7.22、85.66±5.55）降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=4.205、P=0.000，t=3.244、P=0.003，Z=-2.469、 P=0.014）；SMS-TSE序列的對比信噪比為（89.75±6.12、46.45±3.96、43.78±5.62），常規(guī)序列的對比信噪比為（90.65±6.73、47.92±3.85、43.93±4.11

11、），差異無統(tǒng)計學意義（Z=-1.293、P=0.196，t=-1.495、P=0.145，Z=-0.333，P=0.739）；但SMS-TSE序列每分信噪比（18.76±1.90、30.06±2.20、29.24±3.38）較常規(guī)序列（10.66±0.90、15.99±1.44、16.07±1.04）明顯提高，差異有統(tǒng)計學意義（t=-24.88、P<0.001，t=-37.05、P<0.001， Z=-4.86、P<0.001）。SMS

12、-TSE序列的圖像質(zhì)量定性評分與常規(guī)TSE序列除T1WI矢狀位的骨紋理、半月板和 PDWI冠狀位的骨紋理、偽影余解剖結(jié)構的顯示均有統(tǒng)計學差異，但二者的評分均高于3分且差別較小，余兩序列均可清晰的顯示骨紋理、軟骨、韌帶、半月板等解剖結(jié)構，差異無統(tǒng)計學意義。SMS-TSE序列總掃描時間（13.48 min）較常規(guī)TSE序列（6.87min）明顯縮短49.04％。以常規(guī)磁共振序列為診斷標準，常規(guī)TSE序列診斷膝關節(jié)退行性改變15例，半月板損傷

13、2例，骨髓水腫3例，交叉韌帶損傷3例，軟組織損傷1例，正常膝關節(jié)9例。SMS-TSE序列診斷膝關節(jié)退行性改變13例，半月板損傷2例，骨髓水腫3例，交叉韌帶損傷3例，軟組織挫傷1例，正常膝關節(jié)9例。兩序列間診斷對病變的檢出的差異無統(tǒng)計學意義(P=0.625)。以常規(guī)序列為標準，SMS序列對病變檢出的靈敏度、特異度、準確度分別為87.50%、85.71%、87.10%。
　　2、腕關節(jié) SMS-TSE序列圖像的信噪比（219.10±1

14、4.00、96.56±19.34、284.75±152.97、121.69±26.14）較常規(guī)TSE序列（234.16±11.20、115.44±17.46、332.40±104.04、128.89±37.87）降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=6.970、P<0.001， Z=-3.754、P<0.001，Z=-2.516、P=0.012，t=1.069、P=0.296）；SMS-TSE序列的對比信噪比為（187.81±11.10、373.

15、31±113.18、82.68±16.54、76.36±27.24），常規(guī)序列的對比信噪比為（189.75±12.69、398.07±68.37、96.01±19.20、73.76±31.91），差異無統(tǒng)計學意義（t=0.519、P=0.608，Z=-0.094、P=0.925，t=-0.772、P=0.448，t=0.428、P=0.672）；但 SMS-TSE序列每分信噪比（165.99±10.60、64.33±10.18、167.

16、50±89.98、46.80±2.01）較常規(guī)序列（91.83±4.39、23.56±3.56、77.30±24.20、40.66±2.39）明顯提高，差異有統(tǒng)計學意義（t=-44.03，P=0.000， Z=-4.372，P=0.000，Z=-4.372，P=0.000，t=-2.753，P=0.011）。但是SMS-TSE序列的圖像質(zhì)量定性評分與常規(guī)TSE序列相比，冠狀位PDWI解剖結(jié)構評分有差異，余各序列解剖結(jié)構無統(tǒng)計學差異，二者

17、均可清晰的顯示骨紋理、軟骨、韌帶、肌腱等解剖結(jié)構。SMS-TSE序列總掃描時間（14.92 min）較常規(guī)TSE序列（7.52min）明顯縮短49.60%。以常規(guī)磁共振序列為標準，常規(guī)TSE序列診斷腕關節(jié)腕管綜合征1例，TFCC損傷3例，月骨壞死2例，色素絨毛結(jié)節(jié)沉著癥1例，腕關節(jié)退行性改變8例，腱鞘囊腫2例，正常腕關節(jié)8例；SMS-TSE序列診斷腕關節(jié)腕管綜合征1例，TFCC損傷2例，月骨壞死2例，色素絨毛結(jié)節(jié)沉著癥1例，腕關節(jié)退行性

18、改變7例，腱鞘囊腫2例，正常腕關節(jié)10例。兩序列間診斷對病變的檢出的差異無統(tǒng)計學意義，P=0.500。以常規(guī)TSE序列為標準， SMS-TSE序列對病變檢出的靈敏度、特異度、準確度分別為88.24%、100%、92%。
　　3、踝關節(jié) SMS-TSE序列圖像的信噪比（246.01±90.03、182.28±46.58、173.76±35.53）較常規(guī)TSE序列（261.71±74.13、208.33±40.63、197.76±47

19、.45）降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.385、P=0.032，t=3.222、P=0.006，t=2.686、P=0.018）；SMS-TSE序列的對比信噪比為（336.21±173.56、80.47±40.81、136.34±36.20），常規(guī)序列的對比信噪比為（376.99±113.72、150.98±88.27、153.32±37.69），差異無統(tǒng)計學意義（t=1.233、P=0.238，t=-0.360、P=0.724，t=-

20、2.312、P=0.036）；但SMS-TSE序列每分信噪比（96.47±35.31、64.41±16.46、95.47±19.53）較常規(guī)序列（52.66±14.92、37.88±7.39、56.22±13.56）明顯提高，差異有統(tǒng)計學意義（t=-8.025、P=0.000，t=-8.590、P=0.000，t=-11.147、P=0.000）。但是SMS-TSE序列的圖像質(zhì)量定性評分與常規(guī)TSE序列無統(tǒng)計學差異（ P>0.05），二

21、者均可清晰的顯示骨紋理、軟骨、韌帶等解剖結(jié)構。SMS-TSE序列總掃描時間（13.97min）較常規(guī)TSE序列（7.20min）明顯縮短48.46%。以常規(guī)磁共振序列為標準，常規(guī)TSE序列診斷踝關節(jié)退行性改變5例，腓骨遠端骨折2例，踝關節(jié)關節(jié)積液3例，踝關節(jié)距骨剝脫性軟骨炎1例，正常踝關節(jié)4例；SMS-TSE序列診斷踝關節(jié)退行性改變6例，腓骨遠端骨折2例，踝關節(jié)關節(jié)積液3例，踝關節(jié)距骨剝脫性軟骨炎1例，正常踝關節(jié)3例；兩序列間診斷對病變

22、的檢出的差異無統(tǒng)計學意義，P=1.000。以常規(guī) TSE序列為標準，SMS-TSE序列對病變檢出的靈敏度、特異度、準確度分別為100%、75%、93.33%。
　　4、肩關節(jié)SMS-TSE序列圖像的信噪比（95.47±19.53、93.60±38.69、49.51±8.99、55.57±7.84）較常規(guī) TSE序列（56.22±13.56、109.38±31.18、59.34±10.57、63.61±8.72）降低，差異有統(tǒng)計學意

23、義（t=-11.147、P=0.000，t=3.198、P=0.010，Z=-2.845、P=0.004，t=4.299、P=0.002）；SMS-TSE序列的對比信噪比為（124.27±78.77、88.85±23.28、35.56±7.86、41.34±9.30），常規(guī)序列的對比信噪比為（141.48±96.13、70.95±27.54、41.50±10.42、44.50±11.26），差異無統(tǒng)計學意義（t=-2.459、P=0.0

24、34，t=-3.708、P=0.004，Z=-1.867、P=0.062， t=-1.130、P=0.285）；但SMS-TSE序列每分信噪比（31.63±17.35、36.42±15.06、20.89±3.79、42.10±5.94）較常規(guī)序列（18.30±10.41、21.45±6.90、12.63±2.25、16.31±2.24）明顯提高，差異有統(tǒng)計學意義（t=-5.805、P=0.000，Z=-2.934、P=0.003， t=

25、-6.713、P=0.000，t=-18.656、P=0.000）。但是SMS-TSE序列的圖像質(zhì)量定性評分與常規(guī)TSE序列冠狀位PDWI軟骨有差異（Z=-2.264,P=0.024）但評分均大于3分且差異較小，其余序列解剖結(jié)構無統(tǒng)計學差異（P>0.05），因此二者均可清晰的顯示骨紋理、軟骨、肌腱等解剖結(jié)構。SMS-TSE序列掃描時間（18.33min）較常規(guī)TSE序列（8.64min）明顯縮短52.86%。以常規(guī)磁共振序列為標準，常規(guī)

26、TSE序列診斷肩關節(jié)退行性改變4例，肩袖損傷2例，正常肩關節(jié)5例。SMS-TSE序列診斷肩關節(jié)退行性改變5例，肩袖損傷2例，正常肩關節(jié)4例。兩序列間診斷對病變的檢出的差異無統(tǒng)計學意義，P=1.000。以常規(guī)TSE序列為標準，SMS-TSE序列對病變檢出的靈敏度、特異度、準確度分別為100%、80.00%、90.91%。
　　結(jié)論:
　　1、SMS-TSE序列在膝、腕、踝和肩關節(jié)高清成像和快速成像是可行的，在保證圖像質(zhì)量的前提