肩锁关节是由肩胛骨肩峰关节面和锁骨肩峰端组成的微动关节，对手臂的运动起着重要的协同作用，其损伤在运动医学和创伤学中经常遇到，约占肩部损伤的12%^[1-2]，目前，主要利用X线检查或磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查对其进行诊断。既往文献报道X线检查对低级别损伤的诊断具有局限性^[3]，而MRI因具有较高的软组织分辨率，可以实现对肩锁关节脱位的准确 Rock⁃ wood分型^[4-5]。在常规肩关节损伤的MRI检查中，主要利用二维（two⁃dimension，2D）快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）序列分别在轴、冠、矢 3 个平面进行 T1加权像（T1⁃weighted image，T1WI）和质子密度加权像（proton density weighted image，PdWI）的扫描，因其扫描时间较长，容易产生运动伪影。三维可变翻转角快速自旋回波序列（sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolution，SPACE）通过体积激励在相位编码的z轴方向上可以产生比2D更薄的切片^[6]，继而允许在任意切面方向上进行多平面重建（multiplanar reconstruc⁃ tion，MPR）；然而，受限于传统并行采集的加速倍数，SPACE 的扫描时间亦较长，因此导致了其在 MRI 检查中难以常规开展^[7]。压缩感知（com⁃ pressed sensing，CS）技术是近年来广泛应用于 MRI 中的快速成像技术，在既往研究中，CS与3D SPACE 相结合的 3D CS⁃SPACE 序列在颅内血管壁、内耳、膝关节等方面均有应用^[8-10]，而在肩锁关节损伤中鲜有报道，故本研究尝试对3D CS⁃SPACE序列和2D 常规序列进行比较，以评估其在肩锁关节损伤诊断中的应用价值。

1 对象和方法

1.1 对象

收集 2023 年 5 月—2024 年 2 月在南京医科大学第一附属医院就诊的有肩部外伤史或临床怀疑肩锁关节损伤的患者34例，其中，男20例、女14例，年龄（45.4±13.4）岁（范围20~83岁）。本研究经南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准（2023⁃SR⁃ 700），所有受检者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MRI检查方案

所有扫描均采用西门子 Vida3.0T 超导型磁共振和12通道相控阵肩部专用线圈，体位采用仰卧位头先进，手臂置于身体一侧，掌心向内并采用沙袋对患侧上肢进行固定。所有患者分别行常规2D轴、冠、矢 3 个平面的 T1WI 和 PdWI 扫描以及 3D CS ⁃ SPACE冠状位的T1WI和PdWI序列扫描。上述PdWI 均采用脂肪抑制技术；2D 和 3D CS⁃SPACE 冠状位扫描均平行于喙突和肱骨小结节连线^[2]。2D 序列总扫描时间为752 s，3D CS⁃SPACE序列总扫描时间为451 s，具体扫描参数见表1。

1.2.2 图像质量的客观评价

先由 1 位具有 10 年以上 MRI 扫描经验的技师将所得 3D 冠状位 T1WI⁃SPACE 和 PdWI⁃SPACE 图像沿常规 2D 轴位扫描方向进行 MPR 得到 1 mm 层厚的 3D 轴位 T1⁃SPACE 和 Pd⁃SPACE 图像^[11]，然后由1位具有5年以上工作经验的医师在2D和3D轴位 T1WI和PdWI图像上的肱骨结节间沟层面的肱二头肌长头腱和肱骨骨髓腔上勾画感兴趣区（region of interest，ROI），测量ROI的信号强度（signal intensity， SI）以及标准差（standard deviation，SD），其中肱二头肌长头腱 ROI 为 2~5 mm²，骨髓腔 ROI 为 1~2 cm2， ROI的勾画方法见图1。分别计算肱二头肌长头腱、骨髓腔的信噪比（signal to noise ratio，SNR）以及长头腱⁃骨髓腔的对比噪声比（contrast to noise ratio， CNR）。计算公式如下^[12-13]：

${\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{\mathrm{长}\mathrm{}\mathrm{头}\mathrm{}\mathrm{腱}}\left({\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{\mathrm{L}}\right)=\frac{{\mathrm{S}\mathrm{I}}_{\mathrm{长}\mathrm{}\mathrm{头}\mathrm{}\mathrm{腱}}}{{\mathrm{S}\mathrm{D}}_{\mathrm{长}\mathrm{}\mathrm{头}\mathrm{}\mathrm{腱}}};{\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{\mathrm{骨}\mathrm{}\mathrm{髓}\mathrm{}\mathrm{腔}}\left({\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{\mathrm{B}}\right)=\frac{{\mathrm{S}\mathrm{I}}_{\mathrm{骨}\mathrm{}\mathrm{髓}\mathrm{}\mathrm{腔}}}{{\mathrm{S}\mathrm{D}}_{\mathrm{骨}\mathrm{}\mathrm{髓}\mathrm{}\mathrm{腔}}};{\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{}=\frac{{\mathrm{S}\mathrm{I}}_{\mathrm{骨}\mathrm{}\mathrm{髓}\mathrm{}\mathrm{腔}}-{\mathrm{S}\mathrm{I}}_{\mathrm{长}\mathrm{}\mathrm{头}\mathrm{}\mathrm{腱}}}{\sqrt{{\mathrm{S}\mathrm{D}}_{\mathrm{骨}\mathrm{}\mathrm{髓}\mathrm{}\mathrm{腔}}^2+{\mathrm{S}\mathrm{D}}_{\mathrm{长}\mathrm{}\mathrm{头}\mathrm{}\mathrm{腱}}^2}}$。上述ROI测量均重复3次，取其均值后纳入公式计算。

Conventional 2D sequences were accelerated through parallel acquisition，whereas 3D CS⁃SPACE sequences employed compressed sensing for ac⁃ celeration. PI：parallel imaging；CS：compressed sensing.

1.2.3 肩锁关节损伤的主观评价

由3位分别具有3年、5年和10年以上肌骨影像阅片经验的放射科医师对肩锁关节的上肩锁韧带 （superior acromioclavicular ligament，sACL）、下肩锁韧带（inferior acromioclavicular ligament，iACL）、斜方韧带（trapezoid ligament，TL）、锥状韧带（conoid liga⁃ ment，CL）进行诊断评估，并给出诊断信心评分。韧带损伤采用4分法进行评估（图2）。评估标准如下： 1，正常；2，损伤肿胀；3，部分撕裂；4，完全撕裂。诊断信心评级同样采用4分法，其评级标准为：1，信心欠佳；2，信心一般；3，信心较足；4，信心充足。将常规2D图像和3D CS⁃SPACE 图像分别交由上述3位医师进行诊断评估并得到各自的评分结果，然后由 3 位医师共同商量决定得到 2D 图像和 3D CS ⁃ SPACE 图像的诊断评估结果。上述医师进行个人评估时，均先对常规2D图像进行评估，间隔2周后再对 3D CS⁃SPACE 图像进行评估，评估时允许对 3D CS⁃SPACE图像进行MPR。

1.3 统计学方法

使用SPSS 24.0统计软件进行分析，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（$\stackrel{-}{x}\pm s$）的形式表示，不符合正态分布的数据以中位数（四分位数）[M （P₂₅，P₇₅）]表示。根据数据的正态性与否，统计学方法采用配对t检验或Wilcoxon配对秩和检验。采用肯德尔和谐系数来检验 3 位医生评估结果的一致性；利用 Kappa 检验分析 2D 和 3D 诊断结果的一致性。κ值的判断标准为：κ<0.4 时一致性较差；0.4<κ≤0.6时一致性一般；0.6<κ≤0.8时一致性较高；κ>0.8时一致性近乎完美。P <0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像客观评价结果

两组图像在 PdWI 序列扫描中的 SNR_B、SNR_L、 CNR，及T1WI 序列扫描中的SNR_B、SNR_L、CNR 的比较中，3D重建轴位图像均明显高于2D轴位图像，差异均具有统计学意义（P <0.01，表2）。

2.2 肩锁关节韧带损伤一致性评估结果

3位观察者在两组图像诊断信心的评级方面，其中两位低年资医师的评级结果显示3D CS⁃SPACE 图像高于常规2D 图像（P 均<0.01，图3，表3），另一位高年资医师的评级结果显示两组图像的诊断信心评级差异无统计学意义（P >0.05，表3）。在常规 2D 图像和 3D CS ⁃ SPACE 图像中，3 位评估者对 sACL、iACL和CL的评估结果均具有近乎完美的一致性（κ均>0.8）；3位评估者对TL的评估中，在常规 2D 图像上具有较高的一致性（κ=0.80），在 3D CS⁃ SPACE 图像上具有近乎完美的一致性（κ=0.90，表4）；3位医生共同商讨后的韧带损伤评估结果见表5，评估结果显示在sACL、iACL、TL、CL的损伤评估中，常规2D图像与3D CS⁃SPACE图像之间均具有较高的一致性（κ均>0.6，表6），图4为1例41岁男性患者，外伤3 d后2D及3D CS⁃SPACE的MRI检查结果， 3D CS⁃SPACE图像的评估结果与常规2D图像一致。

SNR_B：SNR of bone marrow cavity；SNR_L：SNR of long head tendon.

3 讨论

SPACE 序列是在传统的快速自旋回波序列基础上发展而来的3D扫描技术，采用<180°翻转角的重聚脉冲和非层面选择的射频脉冲，从而增加了回波链的长度，减少了射频能量吸收率（specific ab⁃ sorption rate，SAR）值，缩短了回波间隙，最终获得了高分辨率的三维容积数据。CS 是一种新的MRI快速成像技术，是对于具有可压缩性或者在某一变换域内具有稀疏性的信号，以远低于奈奎斯特采样定理标准的采样频率进行数据采集，同时利用k空间中心决定图像对比，k空间中心能量高度集中的特性，采用变化密度随机采样，使k空间中心数据采样密度高于周边密度，最后运用非线性迭代算法重建出无混叠伪影的高质量图像^[14]。在本研究中，将CS 技术结合到 SPACE 序列中，成功地解决了单个 SPACE序列扫描时间过长的弊端，继而使得本研究中 3D CS⁃SPACE 的扫描时间总计 451 s，与常规 2D 序列三平面扫描总时间752 s相比，3D CS⁃SPACE序列缩短了40%的扫描时间。

3.1 常规2D和3D CS⁃SPACE图像质量的对比

在图像质量的客观评价中，定量测量时选择了肱二头肌长头腱作为测量目标，这是由于肩锁关节损伤的患者其肩锁韧带和喙锁韧带多发生损伤或断裂，无法直接作为测量目标，因此选择信号强度与韧带相似的肱二头肌长头腱进行定量测量^[15]。在进行 SNR和CNR的计算时采用所画ROI内组织信号的标准差作为该组织的噪声值，以此来代替背景噪声的大小，这样可以消除图像不同区域内背景信号不均匀带来的计算误差^[16]。基于以上方法，本研究结果显示， 3D CS⁃SPACE 图像的 PdWI 和 T1WI 的 SNR_B、SNR_L、 CNR均明显高于常规2D图像，此结果与王亚魁等^[17] 的研究结果相同，其原因可能与CS技术有关^[18-20]，其利用了信号稀疏性，通过设置阈值并反复进行非线性迭代运算，从而最大程度地去除噪声。

3.2 常规2D和3D CS⁃SPACE图像对肩锁关节损伤的诊断价值对比

在两种成像序列对肩锁关节的损伤评估方面，3 D CS⁃SPACE图像与常规2D图像在评估sACL时获得了完全相同的评估结果（κ=1.00），对iACL、TL、CL 的损伤评估同样具有较高的一致性（κ>0.6）。从 3 位观察者评估的一致性情况来看，3 位观察者在 3D CS⁃SPACE图像和常规2D图像上对sACL、iACL、 TL、CL的损伤评估均具有较高的一致性（κ均>0.6），且 3D CS ⁃ SPACE 图像的一致性均高于常规 2D 图像。其可能原因为观察者被允许对3D CS⁃SPACE图像进行MPR，观察者可以根据评估需求沿目标韧带的走行方向进行重建。此外，在本研究中3D CS⁃SPACE 序列采用了1 mm×1 mm×1 mm的等体素扫描，这也避免了MPR时的解剖细节丢失。对于两组图像诊断信心的评级上，2 位低年资医师对 3D CS⁃SPACE 图像的诊断信心高于常规 2D 图像，而高年资医师 3D CS⁃SPACE图像和常规2D图像的诊断信心评级差异无统计意义，这可能与高年资医师有10年以上的阅片经验有关，丰富的阅片经验使其对常规2D图像的诊断信心较高。

以上研究结果表明 3D CS⁃SPACE 序列与常规 2D序列之间具有较高的一致性，且3D CS⁃SPACE序列具有更好的诊断稳定性，使医生有更高的诊断信心，在肩锁关节损伤诊断中具有临床应用价值。

3.3 局限性

由于缺少临床手术结果作为金标准，本研究仅进行了不同观察者和不同方法间的一致性研究，对于两种成像方式的诊断效能，还需在以后的研究中进一步探讨。

综上所述，3D CS⁃SPACE序列能够缩短扫描时间，提高图像质量，且其诊断结果与常规2D图像具有较高一致性，可以作为肩锁关节的扫描方法应用到临床诊断中。

参考文献