首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 医学职称论文 > 医学职称论文范文 > 膝关节金属置换术后3.0TMR成像上MAVRIC-SL技术的应用价值研究

膝关节金属置换术后3.0TMR成像上MAVRIC-SL技术的应用价值研究

2020-08-12 218 上传者：管理员

摘要：目的探讨MAVRIC-SL技术在膝关节金属假体置换后3T磁共振成像中的应用价值。方法收集在本院行钛合金材料膝关节置换后需磁共振复查的18名患者。所有患者均在GE750W3.0TMRI扫描仪上行术后膝关节冠状及矢状位的PD-FSE及PD-MAVRIC-SL扫描。分别测得两组图像金属假体及周围伪影区域面积大小,记录两组图像的异常病变发现数,并采用双盲法对两组图像的诊断信心、解剖细节、金属植入物与组织交界处可视化进行评分。结果 (1)图像金属假体及周围伪影面积在PD-MAVRIC-SL序列的冠状位(47.47±1.87)cm2和矢状位(45.05±2.09)cm2上分别小于PD-FSE的冠状(62.7±1.11)cm2及矢状(59.87±0.52)cm2(P<0.05);(2)MAVRIC-SL序列对在金属植入物与组织交界面显示及伪影评分、解剖结构的显示均优于(FSE序列(P<0.05);(3)MAVRIC-SL序列较FSE序列更利于异常病变的发现(P<0.05)。结论较传统FSE序列而言,MAVRIC-SL序列可明显降低膝关节置换术后金属伪影、改善图像质量、提高诊断信心,具有重要的临床应用价值。

关键词：
MAVRIC-SL技术
全膝关节置换术
膝关节
金属伪影
金属假体
加入收藏

全膝关节置换术(TKA)是治疗终末期膝关节疾病的有效方法之一[1],近年来被普遍应用于临床。但膝关节置换术后并发症,如:磨损、松动、感染、骨溶解等,是影响术后疗效的主要原因[2]。因此,尽早、及时发现并诊断TKA术后并发症,对患者的预后至关重要。

较X线、CT而言,磁共振(MRI)在显示关节软骨、周围软组织、液化灶等方面更具优势,可良好显示关节积液,肉芽肿,骨溶解,肿瘤复发等[3]。但TKA术后植入的金属假体会导致B0磁场的不均匀,影响金属植入物部位病变的显示,阻碍诊断。

近年来,人们对金属假体的成分及磁共振的序列作了一系列改进,以期降低关节金属植入物对MRI成像的影响。多采集变谐波图像融合-选择性激发技术(MAVRIC-SL)[4,5]是近年来新发展的一种磁共振技术,它能够很好地降低金属植入物对磁共振成像的干扰,提高金属植入物的关节磁共振图像质量。但是该技术用于全膝关节置换术后的磁共振图像评估鲜有报道。本文旨在通过对常规FSE序列和MAVRIC-SL序列的比较,探讨MAVRIC-SL技术在膝关节金属置换术后的应用价值。

1、材料和方法

该研究得到四川大学华西医院医疗伦理委员会的批准,编号为NO:201302009,所有患者在检查前均签署知情同意书。

1.1研究对象

纳入2017年9月至12月来我院行钛合金材料膝关节置换后磁共振复查的患者18名,其中男性8名、女性10名,年龄范围为:35～62岁,平均年龄=(51.06±7.51)岁。18名患者行TKA的原因分别为:膝关节骨性关节炎(5例,Kellgren-Lawrence分级均为IV级),胫骨平台骨折(1例),膝关节滑膜肿瘤(2例),膝关节骨肉瘤(6例),膝关节骨巨细胞瘤(4例)。

纳入标准:①患者行单侧膝关节行TKA术后6个月以上;②患者因病情需行膝关节MRI扫描;③患者年龄为18～75岁;④患者无磁共振检查禁忌症,如植入非磁共振兼容心脏起搏器等。

排除标准:①患者有幽闭恐惧症;②患者不配合检查。

1.2成像方法

采用GE750W3.0TMRI扫描仪及4通道膝关节专用线圈对18例膝关节行冠状或矢状位的图像采集,序列包括:

1.2.1快速自旋回波(FSE)序列组:

质子加权成像(PDWI)、质子加权成像加脂肪抑制(PD-STIR);

1.2.2MAVRIC-SL序列组:

PD-MAVRIC-SL、PD-MAVRIC-SL-STIR脂肪抑制序列(扫描序列及参数见表1)。

1.3图像分析

采用GEADW4.6工作站,对图像进行定量和定性分析。

1.3.1定量分析[6]:

在冠状或矢状的PD-FSE及PD-MAVRIC-SL上进行测量。测量时,以胫骨平台平面为中心,取相同上下范围,在范围内测量金属假体和伪影面积。如图1-4。

1.3.2定性分析:

由两位具有5年以上诊断经验的肌肉骨骼放射学医师共同分析图像。分析时隐藏所有患者姓名、序列名称、参数等相关信息。意见不一致时,两位放射诊断医师共同协商,并最终获得一致意见。

分别对FSE序列组及MARVRICSL序列组中的金属植入物与组织交界面显示及伪影、解剖细节、诊断信心评价、异常病变发现数目进行Likert评分。

①金属植入物与组织交界面显示及伪影评分[5]:5分-未见金属伪影,金属植入物与组织交界面显示非常清晰;4分-轻微伪影,金属植入物与周围组织交界面可较好显示;3分-轻度伪影,金属植入物与周围组织交界面基本可见;2分-伪影干扰较重,金属植入物与周围组织交界面勉强可见;1分-伪影干扰严重,金属植入物与周围组织交界面无法显示。

②解剖细节评分[5]:3分-髌骨、前后交叉韧带显示清晰;2分-髌骨、韧带部分可见;1分-膝关节解剖结构不可见。

③诊断信心评分[5]:1分-诊断信心在FSE序列组高于MAVRIC-SL序列组;2分-诊断信心在FSE序列组与MAVRIC-SL序列组上无差别;3分-可以在FSE序列组诊断,但是在MAVRIC序列组上可显示更清晰;4分-FSE序列组不能诊断,但MAVRIC-SL序列组可能勉强诊断;5分-FSE序列组不能诊断,但在MAVRIC-SL序列组上能较好诊断。

④异常病变发现数目[5,6]:评价在膝关节置换术后可能存在的并发症,如关节积液、滑囊炎、骨髓水肿、肌腱病变和骨溶解的异常。并同时记录任何其他异常发现。关节积液被定义为关节内液体的异常存在;滑囊炎被定义为增厚囊壁内的液体积聚;骨髓水肿被定义为骨髓轻微的信号上升;肌腱病变表现为肌腱信号的改变和增厚;骨溶解被定义为邻近骨髓信号由中至高信号强度替代,并伴随潜在的骨皮质破坏。

1.4.统计方法

采用SPSSStatistics23统计学软件对所得数据进行分析。

1.4.1采用配对T检验:比较金属假体及周围伪影区域面积的大小在两组序列上有无差异。

1.4.2采用两配对样本的Wilcoxon秩和检验:比较两组序列的金属植入物与组织交界处显示及伪影、解剖细节、诊断信心。

1.4.3采用配对两样本的(麦克尼马尔)McNemar变化显著性检验比较异常结果的差异。

计量资料呈正态分布者以(χ¯¯±s)表示。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

18名患者均能良好配合检查,符合纳入标准。

2.1定量分析

测得冠状位PD-MAVRIC-SL序列的图像金属假体及周边伪影面积较PD-FSE序列减少24%。测得矢状位PD-MAVRIC-SL序列的图像金属假体及周围伪影面积较PD-FSE序列减少25%(见表2,图5-8、9-12)。

表1扫描序列及成像参数

表2PD-FSE与PD-MAVRIC-SL金属植入物伪影面积比较

表3膝关节金属假体置换术后采集序列的定性分析

表4异常病变在MAVRIC-SL序列及FSE序列中的显示

2.2定性分析

2.2.1金属植入物与组织交界处的显示及伪影评分:MAVRIC-SL序列对在金属植入物与组织交界面显示及伪影的影响优于FSE序列(图5-8、9-12,表3)。

2.2.2解剖细节评分:MAVRIC-SL序列对于TKA术后金属植入物区域的解剖结构的显示优于(2.50±0.51)FSE序列(1.15±0.38),差异有统计学意义(P<0.05)(图5-8、9-12,表3)。

2.2.3诊断信心评分:平均的诊断信心评分为(4.55±0.22),说明较FSE序列而言,MAVRIC-SL序列能提高诊断医师对病变的诊断信心(图5-8,9-12,13-16)。

2.2.4异常病变评估中发现,与FSE序列相比,MAVRIC-SL序列对关节积液的显示优于FSE序列(P=0.004)(图13-16)。在MAVRIC-SL序列上发现两例骨髓水肿,但在FSE序列上未能查见。对于异常病变的发现总数,MAVRIC-SL序列明显高于FSE序列(P<0.01)(见表4)。

3、讨论

膝关节是人体最大的关节之一,其解剖结构复杂,易受外伤及关节磨损的困扰。近年来,膝关节损伤发生率逐年上升,并随着年龄的增长而发病率增高[7,8,9]。膝关节功能受损,会导致膝关节疼痛、运动受限等情况,严重影响到患者的日常生活质量。同时,膝关节周围也是骨肿瘤的好发部位,如骨巨细胞瘤、骨肉瘤等[10]。当膝关节有严重病变,如创伤性关节炎、膝关节滑膜良性肿瘤或骨肿瘤、胫骨高位截骨术后的骨关节炎、结核或者化脓性感染、缺血性骨软骨坏死性病变等,经过保守治疗无效或效果不明显,则常进行全膝关节置换术[11,12]。

但是,虽然TKA有较好的安全性,但是仍不可避免其并发症,主要包括:膝关节肿瘤术后复发、假体感染、滑囊炎、肌腱炎关节不稳、关节僵硬、膝关节畸形、假体周围骨溶解等[10,13]。这些并发症给患者带来痛苦,也直接影响治疗的近期和远期效果。尽早、精确的诊断对并发症的治疗与控制有着积极影响。磁共振相较于X线及CT,具有多参数、多平面成像,组织对比度高等优势,有利于骨髓炎、肿瘤等诊断。但是TKA术后的金属植入物会影响MRI的磁场均匀性,引起图像变形、金属伪影等问题,影响MRI图像质量和诊断。

3.1MRI降低金属伪影的相关研究

基于磁共振成像原理,金属植入物带来的磁敏感伪影可影响MRI图像质量,干扰对金属植入物周围精细解剖结构、周边软组织修复状态及并发症的判断[14]。快速自旋回波序列的180°重聚脉冲能够减轻金属周围磁场不均匀带来的伪影,但效果不明显[15]。有学者指出[16],适当增加接收带宽,可降低金属伪影,但带宽的增加同时会引起SNR的降低。

MAVRIC-SL序列是一种既能显著降低金属伪影,又能获得足够信噪比的新技术。它结合多采集变谐波图像融合(MAVRIC)和切片编码的金属伪像校正(SEMAC)[17]技术,可以显著减少金属硬件附近的磁敏感伪影[18,19,20]。该序列采用不同频段的多个范围的频率选择性激励,能最小化图像失真,并结合从不同频段获得的多个单独的光谱图像,提供高信噪比(SNR)图像;另一方面,它通过选择梯度使用多层激发,采用视角倾斜[21],从而达到降低图像变形、降低金属伪影的目的。但是MAVRIC-SL序列既往研究对象多为髋关节置换术后的患者或膝关节金属钉植入[5,18],用于全膝关节置换术后患者的报道较少,且罕见TKA术后的脂肪抑制序列评价。

3.23.0TMRIMAVRIC-SL序列降低金属伪影的价值

本研究将MAVRIC-SL序列应用到TKA术后患者的磁共振检查上,发现在冠状及矢状位图像上,MAVRIC-SL序列的金属植入物伪影面积较FSE序列分别降低了24.3%及24.8%,说明金属植入物伪影在MAVRIC-SL序列上的干扰得到了较好的控制。

在对图像质量的主观评分评分上发现,MAVRIC-SL较FSE而言,能够更加清晰地显示金属植入物与组织交界面,减轻金属植入物的变形、失真及金属植入物周边组织信号的丢失,降低伪影对图像质量的干扰;MAVRIC-SL序列较FSE序列更有利于TKA术后膝关节解剖部位的显示,其评分提高了116%;同时,在对病变作出判断时,MAVRIC-SL对病变的形态、大小、边界显示更清晰,因此诊断医师在MAVRIC-SL序列上更具有诊断信心。

在对异常病变的评估上,MAVRIC-SL序列能够提供更多数目的异常病变显示。在这20例膝关节扫描中,我们发现总的异常数目发现在MAVRIC-SL序列上为33个,而在FSE序列上仅为12个,异常病变个数的发现提高了近2倍。Martin Kretzschmar等在将MAVRIC-SL序列应用于髋关节置换术后的患者时,也发现了类似的研究结果[4]。

3.3本研究的局限性

本研究有几个局限:①本研究纳入例数较少,仅18例TKA术后膝关节磁共振扫描;②没有对MAVRIC-SL序列和FSE序列SNR、CNR等做出评价;③所有的异常发现都没有进行病理跟踪证实。

综上所述,MAVRIC-SL序列相较于常规FSE序列而言,可明显减少膝关节置换术后在3TMRI检查的金属伪影、改善图像质量、提高诊断信心,为TKA术后诊断肿瘤复发,关节积液,骨溶解等提供重要的临床依据,具有较高的临床应用价值。

图1-4金属假体及伪影面积测量示意图

图5-8男性，35岁，2015年6月左侧膝关节骨巨细胞切除术后行膝关节金属假体置换，2017年9月肿瘤复发

图9-12女性，50岁，膝关节关节炎(Kellgren-Lawrence分级为IV级)，TKA术后常规复查

图13-16男性，61岁，骨肉瘤切除术后，复查发现关节积液(箭头)。图13为PD-FSE，图14为PD-STIR，图15为PD-MAVRIC-SL，图16为PD-MAVRIC-SL-STIR。

参考文献：

[2]田孟强,刘军,张宇,等.全膝关节置换手术相关并发症探讨.中国修复重建外科杂志,2008,23(1):55-59.

[8]吴立红,陈志刚,沈良册,等.膝关节常见运动创伤康复研究发展.中国康复,2012,3(27):214-216.

[10]郭卫,王现海,李大森,等.肿瘤性人工膝关节置换治疗膝关节骨肉瘤疗效及并发症分析[J].中华外科杂志,2007,12(45):825-828.

[11]王建炜,张光明,徐中和,等.人工膝关节置换在膝周恶性骨肿瘤保肢术中的应用[J].广东医学,2006,6(27):822-823.