馬毅民 程曉光 蘇永彬 王晨 王倩倩

WARP-TSE 序列評價(jià)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者慢性疼痛的臨床研究

馬毅民 程曉光 蘇永彬 王晨 王倩倩

目的 比較 Turbo-Spin Echo-WARP ( TSE-WARP，Siemens，German ) 序列同常規(guī) Turbo-Spin Echo ( TSE ) 序列對全膝關(guān)節(jié)置換術(shù) ( total knee arthroplasty，TKA ) 術(shù)區(qū)金屬偽影的減除效果；根據(jù) TSE-WARP磁共振的影像學(xué)征象，結(jié)合翻修手術(shù)記錄及病理報(bào)告，闡釋 TKA 術(shù)后患者疼痛的可能原因。方法 連續(xù)選取我院 2014年 8月至 2016年 8月，為 20例 TKA 手術(shù)且術(shù)后伴有慢性疼痛的患者行 WARP-TSE 序列評價(jià)。20例患者年齡 60～84歲，平均 ( 69.2±6.0) 歲；其中，女 18例，年齡 60～79歲，平均 ( 68.2±5.1) 歲；男 2例，年齡分別為 73歲、84歲，平均 ( 78.5±7.8) 歲。采用 Siemens Magnetom Espree syngo 1.5T 成像設(shè)備( Siemens Healthcare，Erlangen，Germany ) 對復(fù)查患者進(jìn)行掃描，序列包括常規(guī)磁共振 ( magnetic resonance，MR ) TSE 序列及 TSE-WARP 減偽影序列。收集 17例 TKA 術(shù)后患者的膝關(guān)節(jié)常規(guī)及減偽影 MR 圖像 ( 其中3例因不能堅(jiān)持，未行常規(guī) TSE 序列檢查 )，由 2名經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資主治醫(yī)師分別于閱片工作站上進(jìn)行圖像清晰度評分，及偽影面積測量；由上述醫(yī)師閱讀 20例患者的 TSE-WARP MR 圖像，結(jié)合翻修手術(shù)記錄與病理報(bào)告，分析致患者 TKA 術(shù)后慢性疼痛的可能原因。結(jié)果 ( 1) WARP T1sag 序列偽影面積顯著小于 T1WI Sag 序列偽影面積，χ2＝15.22，P＜0.0001；WARP PDWI STIR cor 序列偽影面積顯著小于 PDWI STIR cor 序列偽影面積，χ2＝14.85，P＝0.0001。( 2) WARP T1WI Sag 序列主觀評分顯著高于 T1sag 序列主觀評分，χ2＝16.57，P＜0.0001；WARP PDWI STIR cor 序列主觀評分顯著高于 PDWI STIR cor 序列主觀評分，χ2＝14.61，P＝0.0001。( 3) 20例 TKA 術(shù)后膝關(guān)節(jié)患者中，經(jīng) TSE-WARP MR 診斷：假體周圍骨吸收伴滑膜增生 1例，經(jīng)手術(shù)證實(shí)；關(guān)節(jié)腔滑膜 / 瘢痕纖維增生 5例，經(jīng)手術(shù)證實(shí) 5例，病理確診 2例；另診斷鵝足滑囊炎 1例，觀察到骨髓水腫( 骨應(yīng)力反應(yīng) ) 9例，關(guān)節(jié)腔積液 9例。結(jié)論 相比于常規(guī)序列，TSE-WARP MR 可顯著減除金屬偽影；應(yīng)用TSE-WARP MR 復(fù)查膝關(guān)節(jié)術(shù)后慢性關(guān)節(jié)痛患者，可清晰觀察到多種陽性表現(xiàn)。TSE-WARP MR 擁有廣闊的臨床應(yīng)用前途。

磁共振成像；關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換，膝；疼痛，手術(shù)后；膝關(guān)節(jié)

隨著醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)( total knee arthroplasty，TKA ) 越來越多地被應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)終期骨性關(guān)節(jié)炎、嚴(yán)重骨折及骨腫瘤等病變的治療。關(guān)節(jié)假體能夠改善病變關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性、活動(dòng)度，并在很大程度上緩解關(guān)節(jié)疼痛[1-2]；然而由于膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、患者自身情況多樣化，以及術(shù)者水平的差異，TKA 術(shù)后并發(fā)癥已成為不能忽視的問題。文獻(xiàn)報(bào)道，患者術(shù)后出現(xiàn)膝前疼痛的比例可達(dá) 8%～50%[3-4]，此類疼痛可由多種病因引發(fā)，如假體松動(dòng)、周圍感染、假體周圍骨吸收、骨折及局部應(yīng)力遮擋等。利用多種影像學(xué)檢查尋找 TKA 術(shù)后患者的疼痛原因，正在慢慢成為影像醫(yī)師們關(guān)注的焦點(diǎn)。

在目前的臨床工作中，數(shù)字化 X 線攝影 ( digital radiography，DR ) 是 TKA 術(shù)后患者的常規(guī)復(fù)查手段，DR 可清晰顯示假體形狀、位置，并可觀察假體周圍大體的骨質(zhì)情況；然而限于成像原理和技術(shù)條件，DR 所攝結(jié)構(gòu)相互重疊、遮蓋，使其靈敏度和特異性均受影響[5-6]；此外，DR 軟組織分辨率不佳，無法明確顯示軟組織病變，在診斷滑膜病損、腫瘤復(fù)發(fā)等疾病上，DR 變得無的放矢。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī) X 線斷層掃描 ( computed tomography，CT ) 因電離輻射大、金屬偽影嚴(yán)重影響觀察，通常不作為復(fù)查首選。

傳統(tǒng)的磁共振 ( magnetic resonance，MR ) 掃描技術(shù)擁有優(yōu)秀的軟組織分辨率，但在很長一段時(shí)間中，MR 并未成為 TKA 術(shù)后的首選復(fù)查手段。TKA所用人工關(guān)節(jié)含有金屬成分，會(huì)破壞磁場均勻性，在 MR 圖像中形成大量磁敏感偽影[7-9]，導(dǎo)致病變顯示不良，影響醫(yī)師對病變的觀察，直接造成漏診、誤診。隨著醫(yī)學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展，目前已有多種 MR序列或技術(shù)可有效去除金屬假體偽影，本研究應(yīng)用的 TSE-WARP ( Siemens，German ) 序列就是其中之一。筆者應(yīng)用 TSE-WARP 序列對多名 TKA 術(shù)后關(guān)節(jié)慢性疼痛的復(fù)查志愿患者進(jìn)行掃描，收集相關(guān)臨床資料和減金屬偽影 MR 圖像，對所得影像中金屬偽影的減弱程度進(jìn)行定量評價(jià)與主觀評分，并結(jié)合翻修手術(shù)記錄、病理報(bào)告，對 MR 影像中的陽性表現(xiàn)給予闡釋。

材料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 2014年 8月至 2016年 8月，在我院行 TKA 手術(shù)者；( 2) 術(shù)后伴有慢性疼痛者；( 3) 疼痛時(shí)間至少持續(xù) 3個(gè)月者；( 4) 年齡＞60歲者；( 5) 自愿加入本研究，并簽寫知情同意書者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 患者體內(nèi)除關(guān)節(jié)假體外，不再含有其它任何醫(yī)用或非醫(yī)用安全分級不明的金屬植入物 ( 如：動(dòng)脈瘤夾、心血管支架等 )；( 2) 由于術(shù)中或其它特殊原因致使假體關(guān)節(jié)安放位置不良、力線不正者；( 3) 妊娠期婦女、需要生命支持設(shè)備者；( 4) 高熱患者及病情危重者；( 5) 幽閉恐懼癥患者；( 6) 癲癇患者。

本研究共納入 20例，年齡 60～84歲，平均( 69.2±6.0) 歲；其中，女 18例，年齡 60～79歲，平均 ( 68.2±5.1) 歲；男 2例，年齡分別為 73歲、84歲，平均 ( 78.5±7.8) 歲。根據(jù)病史提供：全部患者的膝關(guān)節(jié)假體均為非骨水泥固定型超高分子聚乙烯－鈷鉻鉬合金材質(zhì)假體，其 MR 安全分級為“安全”。

二、MR 掃描、DR 攝影的條件及參數(shù)

采用 Siemens Magnetom Espree syngo 1.5T MR 成像設(shè)備對患者進(jìn)行檢查。囑患者以仰臥位平躺于設(shè)備檢查床上；使用西門子 8通道膝關(guān)節(jié)線圈，盡量保持成像層面與膝關(guān)節(jié)假體長軸平行。應(yīng)用以下序列掃描患者患側(cè)膝關(guān)節(jié)。

1. 常規(guī)矢狀位 T1序列 ( T1WI sag )：重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 555ms，回波時(shí)間 ( TE ) 14ms，掃描層厚3.0mm，射頻偏轉(zhuǎn)角 ( FA ) 90°，F(xiàn)OV 180mm，成像矩陣 320×320，采樣帶寬 150Hz / Px。

2. TSE-WARP 矢狀位 T1序列 ( TSE-WARP T1sag )：重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 680ms，回波時(shí)間 ( TE ) 7.5ms，掃描層厚 3.0mm，射頻偏轉(zhuǎn)角 ( FA ) 140°，F(xiàn)OV 180mm，成像矩陣 320×320，采樣帶寬 651Hz / Px。

3. 常規(guī)冠狀位質(zhì)子壓脂序列 ( PDWI STIR cor )：重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 3200ms，回波時(shí)間 ( TE ) 37ms，掃描層厚 3.0mm，射頻偏轉(zhuǎn)角 ( FA ) 150°，F(xiàn)OV 180mm，成像矩陣 320×320，采樣帶寬 252Hz / Px。

4. TSE-WARP 冠狀位質(zhì)子壓脂序列 ( TSEWARP PDWI STIR cor )：重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 4200ms，回波時(shí)間 ( TE ) 40ms，掃描層厚 3.0mm，射頻偏轉(zhuǎn)角 ( FA ) 135°，F(xiàn)OV 380mm，成像矩陣 320×320，采樣帶寬 781Hz / Px。

三、假體偽影強(qiáng)度定量評價(jià)

收集前述 17例 TKA 術(shù)后患者的膝關(guān)節(jié) MR 圖像 ( 3人次因無法堅(jiān)持，適當(dāng)減少檢查時(shí)間，未行常規(guī) T1、PD 壓脂序列掃描，因而無法比較 )，分別從矢狀位 T1WI、矢狀位 TSE-WARP T1、冠狀位 PD TIRM 及冠狀位 TSE-WARP PD TIRM 序列中選取恰好通過患肢假體中央層面且平行于假體長軸線的圖像，由 2名經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資主治醫(yī)師分別于閱片工作站上瀏覽這些圖像，并進(jìn)行自由感興趣區(qū) ( free region of interest，F(xiàn)ROI ) 面積測量。測量要求使用FROI 工具準(zhǔn)確勾勒出假體及假體周圍偽影共同構(gòu)成的低信號 / 信號缺失或堆積區(qū)域的輪廓，并由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算面積；應(yīng)將發(fā)生扭曲、變形的圖像面積計(jì)入總面積中。

四、主觀評分

由前述 2名閱片醫(yī)師分別觀察膝關(guān)節(jié)假體邊界、假體周圍松質(zhì)骨形態(tài)、術(shù)區(qū)軟組織等結(jié)構(gòu)的清晰程度，并進(jìn)行評分。標(biāo)準(zhǔn)為：2分：假體輪廓清晰，周圍結(jié)構(gòu)層次清楚；1分：因磁敏感偽影或受限于圖像分辨率等諸多原因，假體輪廓模糊，周圍結(jié)構(gòu)觀察受限，但對診斷的影響并不嚴(yán)重；0分：磁敏感偽影影響嚴(yán)重，假體輪廓不能分辨，周圍結(jié)構(gòu)信號嚴(yán)重缺失、扭曲或堆積。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

1. 重復(fù)性 / 一致性檢驗(yàn)：采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)( intraclass correlation coefficient，ICC ) 及其 95% 的置信區(qū)間 ( confidence interval，CI ) 檢驗(yàn)偽影面積測量的重復(fù)性，ICC 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：＞0.75，提示一致性很好；0.5～0.75，提示一致性一般；＜0.5，提示一致性很差。采用 χ2值檢驗(yàn)主觀評分一致性。

2. 偽影面積評價(jià)和主觀評分比較采用廣義估計(jì)方程評估。

3. 以上所有統(tǒng)計(jì)分析由 SAS 9.2完成，均使用雙側(cè)檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 第 1名主治醫(yī)師兩次測量的一致性檢驗(yàn)，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)法評價(jià)Tab.1Consistency test of the two-time measurements of attending radiologist A, examined by intraclass correlation coeff i cient method ( ICC )

表2 2名主治醫(yī)師各自測量的一致性檢驗(yàn)，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)法評價(jià)Tab.2Consistency test of measurements of the two attending radiologists, respectively, examined by intraclass correlation coeff i cient method ( ICC )

表3 2名主治醫(yī)師各自評分的一致性檢驗(yàn)，采用卡方值評價(jià)Tab.3Consistency test of subjective scoring of the two attending radiologists, respectively, examined by Chi-square test

結(jié) 果

一、TSE-WARP 減偽影效果的評價(jià)

1. 測量方法的一致性 ( 表 1～3)：表 1顯示：第 1名醫(yī)師先后 2次的測量值一致性良好 ( ICC＞0.9)，2名醫(yī)師各自的測量值一致性良好 ( ICC＞0.9)，2名醫(yī)師各自的主觀評分一致性良好。

2. 偽影面積值比較：偽影面積值評估結(jié)果( 表 4)：T1WI Sag 序列偽影面積顯著大于 WARPT1sag 序列偽影面積，χ2＝15.22，P＜0.0001；PDWI STIR cor 序列偽影面積顯著大于 WARP PDWI STIR cor 序列偽影面積，χ2＝14.85，P＝0.0001。統(tǒng)計(jì)結(jié)果提示，相比于常規(guī) TSE 序列，WARP TSE 序列可顯著減低金屬假體產(chǎn)生的偽影。

3. 主觀評分結(jié)果比較：主觀評分結(jié)果 ( 表 5)：WARP T1WI Sag 序列主觀評分顯著高于 T1sag 序列主觀評分，χ2＝16.57，P＜0.0001；WARP PDWI STIR cor 序列主觀評分顯著高于 PDWI STIR cor 序列主觀評分，χ2＝14.61，P＝0.0001。結(jié)果提示，相比于常規(guī) TSE 序列，WARP TSE 序列可顯著提升假體周圍結(jié)構(gòu)顯示的清晰程度。

二、20例患者經(jīng) TSE-WARP MR 診斷

假體周圍骨吸收伴滑膜增生 1例，經(jīng)手術(shù)證實(shí)( 圖 1)；關(guān)節(jié)腔滑膜 / 瘢痕纖維增生 5例，經(jīng)手術(shù)證實(shí) 5例，病理確診 2例 ( 圖 2～5)；鵝足滑囊炎1例；觀察到骨髓水腫 ( 骨應(yīng)力反應(yīng) ) 9例 ( 圖 6)；關(guān)節(jié)腔積液 9例。1例骨缺損經(jīng)術(shù)中證實(shí)，TSEWARP 序列漏診 ( 圖 7)。

表4 患者 MR 不同序列圖像上的偽影面積值 ( 采用第一位醫(yī)師的測量數(shù)據(jù)，單位：cm2)Tab.4Area of metal artifact in images of each patient ( cm2)

表5 患者 MR 不同序列圖像上的主觀評分值 ( 采用第一位醫(yī)師的評價(jià)數(shù)據(jù)，單位：1)Tab.5Subjective scoring of images of each patient

圖1 患者，女，68歲 a：左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE T1WI sag 圖像示左側(cè)脛骨端假體周圍骨質(zhì)形態(tài)不光滑，可見短線樣等 - 低 T1信號( 白色三角 )；b：左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor 圖像示左側(cè)脛骨端假體周圍骨質(zhì)形態(tài)不光滑，可見條狀稍高 PD STIR 信號 ( 白色三角 )；c：左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE T1WI sag 圖像示左側(cè)髕上囊低 T1信號 ( 白色星號 )；d：左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor 圖像示左側(cè)膝關(guān)節(jié)腔高 PD STIR 信號 ( 黑色星號 )，及關(guān)節(jié)腔內(nèi)等 PD STIR 信號影 ( 白色三角 )Fig.1MR images of the left knee joint of a 68-year-old female a: WARP-TSE T1WI sag images showed rough periprosthetic bone margin of the left tibia, with short line-like intermediate to low T1signal ( White arrow ); b: WARP-TSE PDWI STIR cor images showed rough periprosthetic bone margin of the left tibia, with line-like high PD STIR signal ( White arrow ); c: WARP-TSE T1WI sag images showed low T1signal in left bursa suprapatellaris ( White star ); d: WARP-TSE PDWI STIR cor images showed high PD STIR signal in left knee joint space ( Black star ), and intermediate PD STIR signal in the joint space ( White arrow )

三、典型病例

例 1，女，68歲。2006年行雙側(cè)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，左膝關(guān)節(jié)術(shù)后持續(xù)疼痛 8年，近 5年有所加重，影響行走。翻修術(shù)前擬診置換術(shù)后左膝關(guān)節(jié)假體不穩(wěn)定。左膝關(guān)節(jié) MR ( 圖 1) 示假體周圍骨質(zhì)形態(tài)不光滑，并見短線樣及條狀等－低 T1、稍高 PD STIR 信號，該信號灶考慮為局灶性骨質(zhì)吸收、由滑膜等纖維組織遷移形成；另見關(guān)節(jié)腔內(nèi)積液，結(jié)合多層面 T1，考慮圖 1d 中的等 PD STIR 信號為增生滑膜或纖維組織。翻修術(shù)術(shù)中證實(shí)，該患者存在“脛骨近端假體不穩(wěn)定，局部骨缺損，關(guān)節(jié)腔大量纖維瘢痕增生”。

例 2，女，60歲。2012年行左側(cè)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，左膝關(guān)節(jié)術(shù)后持續(xù)疼痛 1.5年，近 1年有所加重，影響行走，活動(dòng)受限，下蹲及上下樓梯困難。翻修術(shù)前診斷為“左膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后，疼痛待查”。左膝關(guān)節(jié) MR ( 圖 2) 示髕骨后下等－高混雜T1信號灶等－低混雜 PD STIR 信號灶，考慮為滑膜組織增生，混雜少量脂肪成分。翻修術(shù)術(shù)中證實(shí)，該患者存在“股四頭肌腱下及髕骨后下瘢痕包塊形成”；病理 ( 圖 3) 證實(shí)髕骨后下包塊為“被覆滑膜的纖維脂肪組織，符合滑膜增生改變”。

圖2 患者，女，60歲 a：左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE T1WI sag 圖像示左側(cè)髕骨后下等 - 高混雜信號灶 ( 黑色星號 )；b：左膝關(guān)節(jié)加掃WARP-TSE PDWI STIR sag 圖像示左側(cè)髕骨后下等 - 低混雜信號灶 ( 白色星號 )圖3 病理示：髕骨后被覆滑膜的纖維脂肪組織，小血管增生，符合滑膜組織增生改變 ( HE × 100)Fig.2MR images of the left knee joint of a 60-year-old female a: WARP-TSE T1WI sag images showed mixed intermediate to high signal behind and beneath the patella ( Black star ); b: Additional WARP-TSE PDWI STIR sag images showed mixed intermediate to low signal behind and beneath the patella ( White star )Fig.3Pathological fi ndings showed fi brous and adipose tissues covered by synovial membrane, with small vascular proliferation, which were consistent with the change of synovial tissue hyperplasia ( HE × 100)

圖4 患者，女，64歲 a：右膝關(guān)節(jié) WARP-TSE T1WI sag 圖像示右側(cè)脛骨端假體周圍骨質(zhì)等 - 低信號 ( 白色三角 )；b：右膝關(guān)節(jié)WARP-TSE PDWI STIR cor 圖像示右側(cè)股骨外側(cè)髁旁結(jié)節(jié)樣高信號灶 ( 白色三角 )；c：右膝關(guān)節(jié)加掃 WARP-TSE PDWI STIR sag 圖像示右側(cè)脛骨端假體周圍骨質(zhì)高信號 ( 白色三角 )，呈線樣，與圖 4a 位置對應(yīng)圖5 病理示：滑膜組織增生伴纖維素性滲出，局部見壞死肉芽腫樣結(jié)構(gòu)及多核巨細(xì)胞。首先考慮慢性滑膜炎性病變，需除外結(jié)核( HE × 100)Fig.4MR images of the right knee joint of a 64-year-old female a: WARP-TSE T1WI sag images showed intermediate to low signal in periprosthetic bone of the tibia ( White arrow ); b: WARP-TSE PDWI STIR cor images showed nodule-like high signal in right femoral condyle ( White arrow ); c: Additional WARP-TSE PDWI STIR sag images showed high signal in periprosthetic bone of the tibia ( White arrow ), which corresponded to the intermediate to low T1signal shown in ( a )Fig.5Pathological fi ndings showed synovial hyperplasia with fi brinous exudation, necrotic granuloma-like structure and multinucleated giant cells. Chronic synovitis should be considered fi rstly, and the most possible differential diagnosis was tuberculosis ( HE × 100)

例 3，女，64歲。2012年行雙側(cè)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，右側(cè)膝關(guān)節(jié)術(shù)后 3年后疼痛，持續(xù)約 1年，致行走不穩(wěn)，近期疼痛加重。翻修術(shù)前診斷為“右膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后，假體不穩(wěn)定”。右膝關(guān)節(jié) MR ( 圖 4) 示右側(cè)脛骨端假體周圍骨質(zhì)等－低 T1WI、高PD STIR 信號，考慮假體周圍骨吸收改變伴纖維膜結(jié)構(gòu)形成；另右側(cè)股骨外側(cè)髁旁結(jié)節(jié)樣高 PD STIR信號灶，考慮為滑膜相關(guān)病變。翻修術(shù)術(shù)中證實(shí)，該患者存在“滑膜增生，多處形成團(tuán)塊樣贅生物；假體輕度松動(dòng)”，與 MR 減偽影序列的表現(xiàn)大致吻合。病理 ( 圖 5) 證實(shí)存在滑膜炎性病變，但需要與結(jié)核相鑒別。

例 4，女，72歲。左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor 示股骨遠(yuǎn)端假體周圍帶狀高信號灶 ( 圖 6a )；患者，女，68歲。右膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor 示股骨遠(yuǎn)端假體周圍帶狀高信號灶 ( 圖 6b )。

例 3，4均表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)股骨遠(yuǎn)端假體周圍的骨髓水腫信號 ( 圖 6)，距離 TKA 手術(shù)至少 6個(gè)月，影像學(xué)征象可符合骨應(yīng)力反應(yīng)[10]相關(guān)改變。由于癥狀相對較輕，2例均未行翻修手術(shù)，而采用保守治療。

圖6 a：患者，女，72歲。左膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor示股骨遠(yuǎn)端假體周圍帶狀高信號灶 ( 白色三角 )；b：患者，女，68歲。右膝關(guān)節(jié) WARP-TSE PDWI STIR cor 示股骨遠(yuǎn)端假體周圍帶狀高信號灶 ( 白色三角 )Fig.6a: MR images of the left knee joint of a 72-year-old female. WARP-TSE PDWI STIR cor images showed periprosthetic high signal of the left femur ( White arrow ); b: MR images of the right knee joint of a 68-year-old female. WARP-TSE PDWI STIR cor images showed periprosthetic high signal of the left femur ( White arrow )

討 論

一、三種技術(shù)序列的特點(diǎn)與局限性

在本研究中所應(yīng)用到的“WARP-TSE”序列，本質(zhì)為整合了視場角傾斜 ( view angle tilting，VAT )和高采樣帶寬改良 ( high bandwidth readout，HiBR )技術(shù)的層編碼金屬偽影矯正 ( slice-encoding for metal artifact correction，SEMAC ) 序列。該序列包含的三種技術(shù)分別具備如下特征。

1. VAT：在信號采樣階段，施加一個(gè)額外的層面選擇梯度場，使采樣過程中非共振 / 偏共振自旋質(zhì)子引發(fā)的信號移位得到部分糾正，從而減小平面內(nèi)偽影[8,11]。單獨(dú)應(yīng)用 VAT，效果并不理想，因?yàn)槠洳荒芗m正垂直于成像平面方向上的偽影。VAT 的缺點(diǎn)是在有限消除平面內(nèi)偽影時(shí)，可因額外施加的梯度場引發(fā)像素幾何化傾斜和低通濾波器的“疊加效應(yīng)”，導(dǎo)致圖像模糊[8,10-11]。通常，這種模糊在圖像邊緣顯得更加明顯。

2. HiBR：增加信號采樣帶寬同樣可以減少平面內(nèi)的偽影，但其依舊無法糾正垂直成像平面方向的偽影；而且，HiBR 也有一定的副作用，它會(huì)使信噪比 ( signal to noise ratio，SNR ) 降低。在臨床工作中，若應(yīng)用 HiBR 提升成像質(zhì)量，常通過增加射頻激發(fā)次數(shù)來提高信噪比，以進(jìn)行補(bǔ)償。

3. SEMAC 是整合了 VAT 及高采樣帶寬技術(shù)的減偽影序列。在 MR 成像過程中，SEMAC 會(huì)對每個(gè)掃描層面進(jìn)行多次穩(wěn)定性編碼 ( robust encoding，RE )，增加 RE 次數(shù)能夠減小磁敏感偽影，同時(shí)延長掃描時(shí)間[12]。本研究中，筆者將 RE 參量設(shè)置為“8”，在平衡掃描時(shí)間的同時(shí)獲得了滿意的效果。RE 的實(shí)施是通過在 FSE 序列中添加 z-相位編碼來完成的[12-13]。SEMAC 能夠有效去除垂直圖像平面的偽影，這是 VAT、HiBR 均不具備的特點(diǎn)。

圖7 患者，女，64歲 a～b：右膝關(guān)節(jié) WARP-TSE T1WI sag示股骨髁鄰假體處可疑低信號灶 ( 白色三角 )；c：右膝關(guān)節(jié)加掃WARP-TSE PDWI STIR sag 示股骨遠(yuǎn)端假體周圍帶狀高信號灶( 白色三角 )；d：右膝關(guān)節(jié)加掃 WARP-TSE PDWI STIR sag 示脛骨近端假體周圍帶狀高信號灶 ( 白色三角 )Fig.7MR images of the right knee joint of a 64-yearold female a - b: WARP-TSE T1WI sag images showed suspicious low signal in condyle of femur ( White arrow ); c: Additional WARP-TSE PDWI STIR sag images showed periprosthetic high signal band in the femur ( White arrow ); d: Additional WARP-TSE PDWI STIR sag images showed periprosthetic high signal band in the tibia ( White arrow )

本研究中，WARP-TSE 序列漏診 1例假體松動(dòng)的患者。該患者膝關(guān)節(jié) MR 如圖 7所示。WARPTSE T1WI sag 及加掃 WARP-TSE PDWI STIR sag 均可見股骨髁的異常信號，WARP-TSE PDWI STIR sag 可見脛骨近端假體周圍骨質(zhì)形態(tài)不規(guī)則，信號增高，以及周圍軟組織的廣泛水腫。然而以上可疑病灶均與假體偽影帶相鄰過近，閱片醫(yī)師不易判斷異常信號是否因偽影導(dǎo)致，因此沒能做出“假體周圍骨吸收”的診斷。而翻修術(shù)中證實(shí)，該患者的股骨遠(yuǎn)端雙側(cè)髁及脛骨平臺均已發(fā)生骨缺損。

二、SE-WARP MR，可清晰觀察到 TKA 術(shù)后慢性關(guān)節(jié)痛患者的多種陽性表現(xiàn)

對于 TKA 術(shù)后患者而言，WARP-TSE 序列圖像中的偽影大小與很多因素有關(guān)。首先，膝關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，股骨雙側(cè)髁形態(tài)為一曲面，MR 空間分辨率較低，成像層厚又在數(shù)個(gè)毫米的水平，僅憑借矢狀位和冠狀位掃描成像，很難將股骨髁的細(xì)微病變完全而清晰地顯示出來。其次，膝關(guān)節(jié)假體為了迎合膝關(guān)節(jié)形狀，其幾何外形也相對比較復(fù)雜；而金屬物品產(chǎn)生偽影的強(qiáng)弱，與材質(zhì)、掃描方向和形狀又有著密切關(guān)聯(lián)，外觀越不規(guī)則的金屬，偽影越會(huì)嚴(yán)重[7]。再者，膝關(guān)節(jié)假體材料多含鈷鉻鉬合金成分，相比于鈦合金，鈷鉻鉬合金材料更易形成較大的偽影。這些因素都會(huì)給減偽影掃描帶來困難，影響成像和診斷。但相比于常規(guī) TSE 序列，WARP-TSE 序列可顯著減除金屬偽影，提高圖像清晰度；應(yīng)用 TSE-WARP MR 復(fù)查 TKA 術(shù)后慢性關(guān)節(jié)痛患者，可清晰觀察到多種陽性表現(xiàn)。該檢查手段擁有廣闊的臨床應(yīng)用前途。

本研究的不足之處在于，由于導(dǎo)致 TKA 術(shù)后慢性疼痛的原因非常復(fù)雜、多樣化，研究中收錄的案例，病種覆蓋面非常寬泛，這有可能導(dǎo)致 MR 影像學(xué)表現(xiàn)的差異及評價(jià)偏倚。在今后的研究中，考慮嘗試增加疼痛的分級或評分系統(tǒng)，根據(jù)引發(fā)疼痛的程度，進(jìn)一步限制納入病種的范圍，以期提高數(shù)據(jù)的同質(zhì)性及可信度。

[1] Baratta JL, Gandhi K, Viscusi ER. Perioperative pain management for total knee arthroplasty[J]. J Surg Orthop Adv, 2014, 23(1):22-36.

[2] Joshi GP, Ogunnaike BO. Consequences of inadequate postoperative pain relief and chronic persistent postoperative pain[J]. Anesthesiol Clin North Am, 2005, 23(1):21-36.

[3] Baldini A, Castellani L, Traverso F, et al. The diff i cult primary total knee arthroplasty: a review[J]. Bone Joint J, 2015, 97-B(10Suppl A):30-39.

[4] Lorio R, Della Valle CJ, Healy WL, et al. Stratification of standardized TKA complications and adverse events: a brief communication[J]. Clin Orthop Relat Res, 2014, 472(1): 194-205.

[5] Buck FM, Jost B, Hodler J. Shoulder arthroplasty[J]. Eur Radiol, 2008, 18(12):2937-2948.

[6] Love C, Marwin SE, Palestro CJ. Nuclear medicine and the infected joint replacement[J]. Semin Nucl Med, 2009, 39(1): 66-78.

[7] Potter HG, Foo LF, Nestor BJ. What is the role of magnetic resonance imaging in the evaluation of total hip arthroplasty[J]? HSS J, 2005, 1(1):89-93.

[8] Sutter R, Ulbrich EJ, Jellus V, et al. Reduction of metal artifacts in patients with total hip arthroplasty with slice-encoding metal artifact correction and view-angle tilting MR imaging[J]. Radiology, 2012, 265(1):204-214.

[9] Classen T, Zaps D, Landgraeber S, et al. Assessment and management of chronic pain in patients with stable total hip arthroplasty[J]. Int Orthop, 2013, 37(1):1-7.

[10] Fritz J, Lurie B, Miller TT, et al. MR imaging of hip arthroplasty implants. Radiographics, 2014, 34(4):E106-132.

[11] Cho ZH, Kim DJ, Kim YK. Total inhomogeneity correction including chemical shifts and susceptibility by view angle tilting[J]. Med Phys, 1988, 15(1):7-11.

[12] Lu W, Pauly KB, Gold GE, et al. SEMAC: Slice encoding for metal artifact correction in MRI[J]. Magn Reson Med, 2009, 62(1):66-76.

[13] Chen CA, Chen W, Goodman SB, et al. New MR imaging methods for metallic implants in the knee: artifact correction and clinical impact[J]. J Magn Reson Imaging, 2011, 33(5): 1121-1127.

( 本文編輯：李貴存 )

Evaluation on the chronic knee pain after total knee arthroplastywith WARP-TSE MR

MA Yi-min, CHENG Xiaoguang, SU Yong-bin, WANG Chen, WAN Qian-qian.
Department of Radiology, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing, 100035, China Corresponding author: CHENG Xiao-guang, Email: xiao65@263.net

Objective To compare the metal artifact reducing effects and the definition of periprosthesis structures between TSE-WARP ( Siemens, Germany ) and conventional TSE images in patients with chronic knee pain after total knee arthroplasty ( TKA ); and to interpret the possible causes of chronic knee pain based on TSE-WARP imaging fi ndings, revision surgery record and pathology report. Methods Twenty consecutive patients in our hospital, from Aug. 2014to Aug. 2016, with post-TKA chronic knee pain for more than 3months, were enrolled ( mean age, 69.2± 6.0years, range 60- 84years ). Eighteen patients were female and 2were male. Seventeen patients

MR exam by Siemens Magnetom Espree syngo 1.5T MR imaging device ( Siemens Healthcare, Erlangen, Germany ) with conventional MR sequences and WARP-TSE sequences ( 3of the patients did not undergo conventional TSE MR exam ). Two senior attending radiologists independently measured the area of metal artifact, evaluated the def i nition of the periprothesis region, and interpreted the possible causes of chronic knee pain in all patients based on WARP-TSE imaging fi ndings, revision surgery record and pathology report. Results ( 1) Metal artifacts area in WARPT1sag sequences was signif i cantly smaller than in the T1WI sag sequences ( χ2= 15.22, P ＜ 0.0001); metal artifacts area in WARP PDWI STIR cor sequences was signif i cantly smaller than in the PDWI STIR cor sequences ( χ2= 14.85, P = 0.0001); ( 2) Def i nition scores of WARP T1WI Sag images was signif i cantly higher than theT1WI sag images ( χ2= 16.57, P ＜ 0.0001); definition scores of WARP PDWI STIR cor images was significantly higher than the PDWI STIR cor images ( χ2= 14.61, P = 0.0001). ( 3) Through TSE-WARP MR sequences, we diagnosed: 1case of periprosthetic bone resorption with synovial hyperplasia, conf i rmed by the revision operation; 5cases of synovial and / or fi brous hyperplasia, all conf i rmed by the revision operation, and 2cases conf i rmed pathologically. We also diagnosed 1case of pes anserinus bursitis, 9cases of periprosthesis bone marrow edema, and 9cases of hydrops articuli. Conclusions Compared to conventional MR, WARP-TSE MR can signif i cantly reduce metal artifacts; WARP-TSE MR can accurately detect many positive fi ndings in post-TKA patients with chronic knee pain. It has wide application prospect in clinical work.

Magnetic resonance imaging; Arthroplasty, replacement, knee; Pain, postoperative; Knee joint

10.3969/j.issn.2095-252X.2017.08.004

R687.4, R445.2

100035北京積水潭醫(yī)院放射科 ( 馬毅民、程曉光、蘇永彬、王晨 )，統(tǒng)計(jì)室 ( 王倩倩 )

程曉光，Email: xiao65@263.net

2017-01-01)