陈巧一，罗 华，唐光才

(1.西南医科大学附属医院放射科，四川泸州 646000；2.重庆市永川区人民医院放射科 402160)

膝关节软骨损伤是常见的骨关节疾病之一，由于关节软骨无血液供应，使其损伤后难以修复，若治疗不及时，易引发膝关节软骨退行性疾病，使得患者出现关节肿痛、打软腿、关节绞锁、活动受限等症状，严重影响正常生活[1]。因此，早期明确诊断膝关节软骨损伤，给予及时有效治疗尤为重要。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是目前最可靠的无创软骨检查手段，其具有较好的软组织分辨力，并有较大观察视野，能够获取多种诊断信息，对膝关节软骨损伤术前评估有极大帮助[2]。目前，显示软骨敏感的序列及软骨定量研究的技术手段繁多，包括脂肪抑制三维快速扰相位梯度回波序列(fat saturation three-dimensional spolied gradient echo sequences,FS-3D-SPGR),双激发平衡式稳态自由进动序列(double excited fast imaging employ steady acquisition,Fiesta-c),多回波数据合并成像(multiple-echo recalled gradient echo,MERGE)等，但关于膝关节软骨损伤的MRI序列成像参数的优化至今尚无统一标准。本研究选择FS-3D-SPGR、Fiesta-c、MERGE 3种临床最常用的软骨检查序列，与常规序列相比较，以关节镜检查为“金标准”，旨在探讨最佳的软骨显示序列，并结合流行病学分析，以期提高膝关节软骨损伤的诊断水平。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性收集2016年10月至2017年10月重庆市永川区人民医院366例膝关节软骨损伤患者，经关节镜证实，均为单膝损伤，左膝164例，右膝202例，均以关节疼痛入院就诊，其中255例伴有关节绞锁、活动受限。所有患者均行MRI检查，影像资料完整。收集患者临床资料，包括性别、年龄、损伤部位、膝关节基础疾病或损伤等。

1.2MRI检查方法 采用日立公司1.5T入MRI诊断仪及八通道膝关节表面线圈。扫描时，患者取仰卧位，自然伸直下肢，由脚先入，膝关节置于线圈内。行常规T1加权成像(T1-weighted imaging,T1WI)横轴位，T2加权成像(T2-weighted imaging,T2WI)及质子密度加权成像(proton density weighted image,PDWI)横轴位、矢状位、冠状位扫描，并加行FS-3D-SPGR、Fiesta-c、MERGE等序列扫描。各序列主要参数如下，T1WI：TR 550 ms，TE 11 ms；T2WI：TR 3 600 ms，TE 79 ms；PDWI：TR 2 000 ms，TE 34 ms；MERGE：TR 650 ms，TE 2.9 ms；以上4种序列层厚均为4.0 mm，层间距均为1.0 mm，矩阵均为288 mm×256 mm，视野均为18 cm×18 cm；FS-3D-SPGE:TR 20.4 ms,TE 13 ms,层厚2.0 mm,矩阵256 mm×192 mm。Fiesta-c序列：TR 5.1 ms，TE 1.8 ms，层厚2.0 mm，矩阵256 mm×192 mm，视野均为18 cm×18 cm。将图像上传至ADW4.6工作站，由2名具有10年以上影像诊断经验的骨科医师共同阅片，意见不一致时，行全科会诊取得一致结论。

1.3骨关节软骨损伤程度分级标准 MRI下分级参照Recht分级[3]标准制订，0级：正常软骨，表面光滑，MRI未见混杂信号；Ⅰ级：软骨表面不光滑，内部信号不均；Ⅱ级：关节表面不规则，其内异常信号大于50%，骨质信号模糊，但软骨下低信号区轮廓正常，此外，软骨下骨质有增生或硬化；Ⅲ级：软骨表面轮廓呈中至重度不规则，软骨层缺损>50%～<100%，或软骨显示连续性中断，伴有低信号线变形、下陷；Ⅳ级：软骨全层缺损，且直径1 cm以上软骨下出现低信号中断、消失。关节镜下分级参照Outerbridge软骨分级标准[4]，0级：正常软骨，表面光滑；Ⅰ级：软骨表面受到侵蚀，软骨存在撕裂，撕裂深度小于50%；Ⅱ级：软骨表面出现变形，并存在裂隙，深度大于或等于50%，但未及软骨下骨；Ⅲ级：软骨存在裂隙，并已暴露软骨下骨，但直径不超过1 cm；Ⅳ级：软骨全层损伤，软骨下骨暴露广泛，直径大于1 cm。

1.4统计学处理 采用SPSS20.0软件分析处理数据。以关节镜诊断为金标准，计算MRI各序列的诊断的准确度、灵敏度、特异度以评价其诊断价值；计算各序列分型结果与关节镜分型结果的Kappa值以评价其一致性，Kappa值大于或等于0.75，则表示一致性良好，Kappa值0.4～<0.75，则表示一致性一般，PDWI、FS-3D-SPGR、Fiesta-c、MERGE等序列Kappa值比较行U检验；计数资料比较行χ2检验；以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1基本情况 本组366例患者中，男154例，女212例，男女比例约为1.00∶1.38；年龄16～79岁，其中91.80%(336/366)患者年龄分布在20～53岁。根据膝关节解剖结构特点，每个膝关节均行6处区域观察，包括髌骨、股骨内髁、股骨外髁、股骨滑车、胫骨内侧平台及胫骨外侧平台。本组366例患者共2 196处软骨，经关节镜检查，正常软骨1 478处(67.30%)，确诊损伤的有718处(32.70%)，损伤部位分布情况见表1。其中以髌骨、股骨外髁损伤比例最大，分别为45.96%、30.92%，股骨内髁、股骨滑车、胫骨内侧平台、胫骨外侧平台分别为4.74%、2.65%、5.71%、10.02%，髌骨、股骨外髁损伤比例与其他部位比较差异有统计学意义(P<0.05)。本组366例中，274例合并髌骨轨迹异常，占比74.86%；87例合并膝关节前交叉韧带损伤，占比23.77%；7例合并盘状半月板，占比1.91%；4例合并骨关节炎，占比1.09%；7例合并膝关节后交叉韧带，占比1.91%。髌骨轨迹异常比例、膝关节前交叉韧带损伤比例与其他类型膝关节基础疾病或损伤比例比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2软骨损伤程度比较 MRI各序列诊断膝关节软骨损伤程度分级与关节镜诊断结果比较见表1～4。

表1 PDWI序列与关节镜在软骨损伤分级的比较(处)

续表1 PDWI序列与关节镜在软骨损伤分级的比较(处)

表2 MERGE序列与关节镜在软骨损伤分级的比较(处)

2.3各序列对各级软骨损伤的诊断能力 Fiesta-c对软骨损伤分级诊断的灵敏度、特异度、Kappa值分别为95.96%、96.41%、0.892，优于MERGE序列或FS-3D-SPGR序列，见图1～3，组间Kappa值经U检验，差异有统计学意义(P<0.05)。各序列诊断各级软骨损伤的准确度、灵敏度、特异度、Kappa值见表5。

表3 Fiesta-c序列与关节镜在软骨损伤分级的比较(处)

表4 FS-3D-SPGR序列与关节镜在软骨损伤分级的比较(处)

表5 各序列对各级软骨损伤的诊断能力

灵敏度=[真阳性/(真阳性+假阴性)]×100%；特异度=[真阴性/(真阴性+假阴性)]×100%

A:Fiesta-c序列；B:MERGE序列;C:FS-3D-SPGR序列；D:3D-MIP序列

A:Fiesta-c序列；B:MERGE序列;C:FS-3D-SPGR序列

A:Fiesta-c序列;B:FS-3D-SPGR序列;C:T1WI序列

3 讨 论

膝关节软骨损伤可致关节疼痛、活动受限，甚至关节功能丧失，是造成肢体残障的主要原因之一[5-6]。研究膝关节软骨损伤的流行病学特点，能够为早期预防、准确诊断、选择治疗方式等提供重要参考。本组患者中，男154例，女212例，男女比例约为1.00∶1.38，女性患者多于男性，与相关报道一致[7]。原因可能是：女性第二性征发育之后，骨盆横径增大，双侧Q角变大，使得女性易发生髌骨脱位，而致软骨损伤。本组中，91.80%患者年龄分布在20～53岁，考虑由多种因素所致：首先，该年龄段处于青壮年时期，较其他年龄段，日常活动强度要大，活动范围要广，故而受伤风险更高；其次，青年人关节软骨和软骨骨质间的连接，相比于骨本身的连接，强度要弱，故损伤后，常是软骨最先剥脱[8-9]。因此，笔者认为，青壮年出现明显膝关节损伤症状后，应及时完善影像学检查，以免延误诊断。损伤部位上，本研究中，以髌骨损伤最为常见，股骨外髁次之。这提示在临床阅读影像学图片时，应重点关注髌骨及股骨外髁情况，或许有助于提高诊断准确率。本研究还发现，74.86%患者合并髌骨轨迹异常，23.77%合并膝关节前交叉韧带损伤，明显高于其他类型膝关节基础疾病或损伤，这提示临床应重点筛查合并髌骨轨迹异常、膝关节前交叉韧带损伤的患者。

目前，膝关节软骨损伤诊断金标准为关节镜检查，其能够清晰观察到关节软骨的形态，但对于关节软骨损伤的早期形态变化的观察却存在较大难度，同时其具有创伤大、操作困难等不足，因此，未能成为临床常规检查[10]。MRI检查是一种无创检查手段，其特征信号可反映软骨结构、形态、组分等情况，且不同序列各具特征[11-12]。对于0级损伤软骨(正常)，SE序列下，软骨表层、中层、深层分别表现为低信号薄层带、中等信号带、低信号带，依次对应于组织学上的滑动带、过渡带、放射带。MERGE序列可清楚显示关节软骨三层结构，其中表层为与关节液接近的高信号；中层亦为高信号，但不及表层信号高；深层有钙化带，呈低信号，信号强度不及抑制后骨髓。Fiesta-c序列能够清晰显示关节软骨分层，以髌软骨为例，表层滑动带可见较薄高信号，强度较关节液低，但高于抑脂骨髓表现；中层显示梭形结构，信号灰度较骨髓要稍高，但与表层软骨比较略低；深层具有显著低信号，信号灰度较抑制后骨髓要低。FS-3D-SPGR序列可显示膝关节软骨4个层次结构表现，其中表层呈显著高信号，信号灰度较关节液增高；中层呈低信号，较关节液明显增高，但略低于表层软骨；深层亦呈高信号，类似于表面软骨的信号；最内层可见钙化带，呈低信号，但边界不清，难以与抑制骨髓区分。

本研究结果显示，Fiesta-c序列对0级、Ⅰ级、Ⅱ级损伤诊断准确度分别为98.01%、47.88%、87.84%，为4种序列最高，Ⅲ级、Ⅳ级损伤诊断准确度均为100.00%，且Kappa值达0.892，反映其与关节镜诊断有极好一致性。FS-3D-SPGR序列Kappa值为0.787(>0.75)，亦表现出了良好一致性；MERGE序列诊断的Kappa值仅为0.556，提示其一致性相对较差。诊断灵敏度比较上：Fiesta-c>MERGE>FS-3D-SPGR>PDWI；诊断特异度上：PDWI>FS-3D-SPGR>Fiesta-c>MERGE，但四者差异不大。4种序列对Ⅰ级软骨损伤诊断准确度均不足50%，笔者认为，对于低级膝关节软骨损伤，MRI能够发现表层软骨以下的异常信号，并可能发现关节镜所不能发现的异常，故仅以关节镜诊断作为“金标准”评估Ⅰ级膝关节软骨损伤准确性值得考量。

图像显示上，对于Ⅰ级膝关节软骨损伤，FS-3D-SPGR序列下由于软骨有较好信号而易出现假阴性(图1)；对于Ⅱ、Ⅲ级膝关节软骨损伤(图2)，Fiesta-c序列可较清楚地呈现关节软骨肿大、缺损，而FS-3D-SPGR序列下图像经MIP处理后可获取三维图像，能够更准确地明确软骨损伤部位，易为临床医师采纳，故对于Ⅱ、Ⅲ级膝关节软骨损伤，FS-3D-SPGR序列联合三维图像重建，能够更直观地显示软骨损伤；对于Ⅳ级膝关节软骨损伤(图3)而言，常规序列即可获取准确诊断结果，但仍可采取FS-3D-SPGR序列联合三维图像重建以明确损伤部位、大小等[13-15]。

综上所述，作为一种无创检查技术，MRI诊断可为软骨损伤程度分级提供重要信息，有助于早期明确诊断。本研究还得出如下结论：(1)Fiesta-c序列能够清晰显示关节软骨分层，与关节镜诊断一致性极好，特别是在显示软骨钙化带上存在明显优势，在诊断低级别膝关节软骨损伤时，可清楚呈现关节软骨肿大、缺损；(2)FS-3D-SPGR序列联合三维图像重建，能够获取直观的软骨图像，对膝关节外伤合并软骨损伤的诊断有着重要意义；(3)MERGE序列诊断的整体准确度、特异度与关节镜诊断的一致性均不如PDWI序列、Fiesta-c、FS-3D-SPGR序列。总之优化序列及参数，并结合流行病学特征，有助于提高诊断水平。本研究仅选取了MERGE、Fiesta-c序列、FS-3D-SPGR序列进行观察，随着MRI技术发展、新序列的出现，关于软骨损伤的序列优化还有待不断研究总结。