引用本文： 張飛, 許霖, 張寶祥, 宋首龍, 盛顯浩, 熊文韜, 王子然, 廖偉雄, 張強. MRI三維重建評估肩關節脫位關節盂骨缺損的應用研究. 中國修復重建外科雜志, 2023, 37(5): 551-555. doi: 10.7507/1002-1892.202301050 復制
骨性Bankart損傷即為肩關節前脫位后造成的關節盂前方骨缺損，據統計創傷性肩關節前脫位患者中有55%存在該損傷[1]。患者肩關節首次脫位后，關節盂骨缺損平均為6.8%，而復發性脫位后平均缺損達22.8%[2]。關節盂骨缺損程度與肩關節復位手術療效，特別是關節鏡手術療效密切相關，是手術方式選擇的關鍵指標[3-5]。
基于CT三維重建關節盂模型測量是量化關節盂骨缺損的金標準，能全面直觀顯示關節盂解剖結構[6-10]。但是該方法存在兩點不足：① CT檢查存在輻射，如能避免輻射可使患者受益[11-13]。② CT可清楚顯示骨組織，但不能清楚顯示軟組織。而肩關節解剖結構復雜，疾病診斷常需要全面了解肌腱、韌帶、關節囊、盂唇和骨組織情況，尤其是肩關節脫位后常伴發骨及關節囊、盂唇損傷[14]。MRI是一種無輻射、無創成像檢查方式，卓越的軟組織對比度使其成為首選的肌肉骨骼系統成像方式[15-16]，目前已用于顱骨、兒童肩關節和髖關節骨組織的三維重建[17-19]，但用于測量肩關節脫位后關節盂骨缺損的研究較少。為此我們進行了相關研究，評估基于MRI三維重建模型測量關節盂骨缺損的可行性。報告如下。
1 研究對象與方法
1.1 研究對象
納入標準：① 年齡18～70歲；② 肩關節脫位；③ 經肩關節CT檢查明確存在關節盂骨缺損；④ 術前CT和MRI檢查間隔時間<30 d。排除標準：① 合并盂肱關節骨關節炎；② 行關節盂骨組織增強術治療；③ 急性損傷。
以2021年12月—2022年12月在中國人民解放軍總醫院骨科醫學部住院的肩關節脫位患者作為研究對象，共40例患者符合選擇標準納入研究。其中男34例，女6例；年齡19～32歲，平均24.8歲。左肩23例，右肩17例。致傷原因：過頂運動傷（籃球、單杠、匍匐前進）29例，撞傷6例，無明顯誘因5例。受傷至入院時間4～72個月，平均28.5個月。所有患者均為肩關節前脫位。
1.2 研究方法
1.2.1 關節盂圖像獲取與分割建模
① CT圖像獲取：采用荷蘭Philips公司256排螺旋CT進行檢查。掃描范圍：肩峰至關節盂下方，包含整個肩胛骨。掃描參數：層厚0.67 mm、電壓120 kV、旋轉時間0.5 s。 MRI圖像獲取：采用德國Siemens公司3.0T Skyra MRI進行檢查。采用T2_de3D_WE_COR序列掃描。掃描范圍：肩峰至關節盂下方，包含整個肩胛骨。掃描參數：重復時間11.18 ms、回波時間 4.92 ms、視場 200 mm×200 mm、層厚 0.7 mm、層間距 0 mm、層數 104層、掃描時間 8 min 31 s（圖1a）。
圖1
同一患者左肩關節圖像
a. 掃描圖像 左：CT 右：MRI；b. 三維重建圖像及關節盂骨缺損測量示意圖 黑色圓圈示最佳擬合圓，黑線示關節盂寬度，藍線示關節盂骨缺損長度
Figure1. Images of the left shoulder joint in the same patienta. Scanned images Left: CT Right: MRI; b. 3D reconstructed images and measurement diagram of the glenoid bone defect Black circle indicated the best-fit circle, black line indicated the glenoid width, and blue line indicated the glenoid bone defect length
② 分割建模：CT及MRI掃描獲得的圖像以Dicom格式導入3D slicer軟件（美國國立衛生研究院），選擇關節盂軟骨下骨的多個點位標定閾值，通過圖像閾值進行半自動分割，重建關節盂（圖1b）。檢查關節盂分割模型時，應用3D slicer軟件輔助輪廓工具包對輪廓進行交互式細化。
1.2.2 基于三維重建模型測量關節盂骨缺損方法
在3D slicer軟件中參照文獻 ［7，20］ 方法測量關節盂骨缺損，由2名醫師獨立測量。首先將關節盂模型調整至En-face位，以關節盂后方和下方為基準，畫出下方關節盂最佳擬合圓，該圓直徑為關節盂預計寬度。在3點～9點這條直徑上，關節盂前緣向前至圓上距離即為關節盂骨缺損長度（圖1b）。
1.3 統計學方法
采用SPSS20.0統計軟件進行分析。定量資料數據描述采用均數±標準差以及 M（ Q1， Q3）表示；采用組內相關系數（ICC）評價2名醫生測量值一致性。計算每名醫生基于MRI/CT三維重建關節盂模型測量的關節盂骨缺損差值及均值，構建Bland-Altman圖，評價2種方法測量一致性。
2 結果
關節盂骨缺損長度基于MRI三維重建模型測量，醫生1為（3.83±1.36）mm、4.00（0.58，6.13）mm，醫生2為（3.91±1.20）mm、3.86（1.39，5.96）mm。基于CT三維重建模型測量，醫生1為（3.81±1.38）mm、3.80（0.60，6.02）mm，醫生2為（3.99±1.19）mm、4.00（1.68，6.38）mm。
ICC及Bland-Altman圖分析均顯示良好一致性。其中，2名醫生間基于MRI、CT三維重建模型測量結果的ICC分別為0.73 ［95%CI（0.54，0.85）］、0.80 ［95%CI（0.65，0.89）］。醫生1、2兩項測量結果差值95%CI分別為（?0.46，0.49）、（?0.68，0.53）。見圖2。
圖2
Bland-Altman圖
a. 醫生1；b. 醫生2
Figure2. Bland-Altman plotsa. Physician 1; b. Physician 2
3 討論
目前，已有將MRI三維重建技術用于測量關節盂骨缺損的可行性研究。有研究基于清除周圍組織的尸體關節盂標本，對比了MRI、CT三維重建測量的關節盂骨缺損與實際關節盂骨缺損一致性。結果顯示與實際骨缺損相比，MRI、CT三維重建測量的關節盂骨缺損偏倚分別為2.1%～5.9%、2.2%～3.5%[21-23]。但上述研究采用的是清除了周圍軟組織的尸體標本，因此需要進一步臨床研究驗證MRI三維重建的準確性。
MRI三維重建過程中，周圍軟組織的正確分割是重建成功的關鍵[24]。為此，本研究使用了美國國立衛生研究院研發的3D slicer軟件進行分割重建和測量，對測量步驟進行了充分簡化。一致性分析顯示即使在有軟組織存在時，MRI三維重建測量關節盂骨缺損仍具有很高準確性，可用于臨床評估關節盂骨缺損，輔助術者選擇手術方案。
但本研究未納入盂肱關節急性脫位患者，因為這類患者可能存在關節盂骨髓水腫，由于MRI成像原理限制，將骨髓水腫等造成的高信號與周圍組織準確分割有一定難度[25]。我們建議對急性盂肱關節脫位者評估關節盂骨缺損時選擇CT三維重建，或待骨髓水腫消退后再行MRI檢查。同時，本研究2名醫生測量結果不完全一致，我們認為與最佳擬合圓法測量關節盂骨缺損本身的限制有關[26-28]。因為不是所有人的生理關節盂下2/3均為圓形，對非圓形人群使用該方法會導致擬合不準確[27]。加之，關節盂En-face位的調整尚無客觀定量方法，主要基于測量者經驗，也可能影響測量結果。另外，本研究利用3.0T Skyra MRI進行檢查，采用T2_de3D_WE_COR序列掃描，橫斷位掃描時間為8 min 31 s，通過橫斷位重建出的圖像為標準矢狀位、冠狀位片，這與肩關節MRI閱片時常用的斜矢狀位和斜冠狀位片不同。單獨進行斜矢狀位和斜冠狀定位掃描時間較常規肩關節MRI掃描增加，有待進一步發展MRI技術以利于其在臨床的廣泛應用[29]。因此，MRI三維重建相對于CT三維重建花費時間更長。
綜上述，MRI三維重建模型測量關節盂骨缺損與CT三維重建具有良好一致性，在臨床工作中如有條件進行肩關節MRI三維重建檢查，可以替代CT三維重建測量關節盂骨缺損。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突；經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經中國人民解放軍總醫院醫學倫理委員會批準（第S2020-526-02號）
作者貢獻聲明 張強：試驗設計及實施；張飛、許霖、張寶祥：數據收集整理；宋首龍、盛顯浩、廖偉雄、王子然、熊文韜：統計分析；張飛：起草文章；廖偉雄：對文章的知識性內容作批評性審閱
骨性Bankart損傷即為肩關節前脫位后造成的關節盂前方骨缺損，據統計創傷性肩關節前脫位患者中有55%存在該損傷[1]。患者肩關節首次脫位后，關節盂骨缺損平均為6.8%，而復發性脫位后平均缺損達22.8%[2]。關節盂骨缺損程度與肩關節復位手術療效，特別是關節鏡手術療效密切相關，是手術方式選擇的關鍵指標[3-5]。
基于CT三維重建關節盂模型測量是量化關節盂骨缺損的金標準，能全面直觀顯示關節盂解剖結構[6-10]。但是該方法存在兩點不足：① CT檢查存在輻射，如能避免輻射可使患者受益[11-13]。② CT可清楚顯示骨組織，但不能清楚顯示軟組織。而肩關節解剖結構復雜，疾病診斷常需要全面了解肌腱、韌帶、關節囊、盂唇和骨組織情況，尤其是肩關節脫位后常伴發骨及關節囊、盂唇損傷[14]。MRI是一種無輻射、無創成像檢查方式，卓越的軟組織對比度使其成為首選的肌肉骨骼系統成像方式[15-16]，目前已用于顱骨、兒童肩關節和髖關節骨組織的三維重建[17-19]，但用于測量肩關節脫位后關節盂骨缺損的研究較少。為此我們進行了相關研究，評估基于MRI三維重建模型測量關節盂骨缺損的可行性。報告如下。
1 研究對象與方法
1.1 研究對象
納入標準：① 年齡18～70歲；② 肩關節脫位；③ 經肩關節CT檢查明確存在關節盂骨缺損；④ 術前CT和MRI檢查間隔時間<30 d。排除標準：① 合并盂肱關節骨關節炎；② 行關節盂骨組織增強術治療；③ 急性損傷。
以2021年12月—2022年12月在中國人民解放軍總醫院骨科醫學部住院的肩關節脫位患者作為研究對象，共40例患者符合選擇標準納入研究。其中男34例，女6例；年齡19～32歲，平均24.8歲。左肩23例，右肩17例。致傷原因：過頂運動傷（籃球、單杠、匍匐前進）29例，撞傷6例，無明顯誘因5例。受傷至入院時間4～72個月，平均28.5個月。所有患者均為肩關節前脫位。
1.2 研究方法
1.2.1 關節盂圖像獲取與分割建模
① CT圖像獲取：采用荷蘭Philips公司256排螺旋CT進行檢查。掃描范圍：肩峰至關節盂下方，包含整個肩胛骨。掃描參數：層厚0.67 mm、電壓120 kV、旋轉時間0.5 s。 MRI圖像獲取：采用德國Siemens公司3.0T Skyra MRI進行檢查。采用T2_de3D_WE_COR序列掃描。掃描范圍：肩峰至關節盂下方，包含整個肩胛骨。掃描參數：重復時間11.18 ms、回波時間 4.92 ms、視場 200 mm×200 mm、層厚 0.7 mm、層間距 0 mm、層數 104層、掃描時間 8 min 31 s（圖1a）。
圖1
同一患者左肩關節圖像
a. 掃描圖像 左：CT 右：MRI；b. 三維重建圖像及關節盂骨缺損測量示意圖 黑色圓圈示最佳擬合圓，黑線示關節盂寬度，藍線示關節盂骨缺損長度
Figure1. Images of the left shoulder joint in the same patienta. Scanned images Left: CT Right: MRI; b. 3D reconstructed images and measurement diagram of the glenoid bone defect Black circle indicated the best-fit circle, black line indicated the glenoid width, and blue line indicated the glenoid bone defect length
② 分割建模：CT及MRI掃描獲得的圖像以Dicom格式導入3D slicer軟件（美國國立衛生研究院），選擇關節盂軟骨下骨的多個點位標定閾值，通過圖像閾值進行半自動分割，重建關節盂（圖1b）。檢查關節盂分割模型時，應用3D slicer軟件輔助輪廓工具包對輪廓進行交互式細化。
1.2.2 基于三維重建模型測量關節盂骨缺損方法
在3D slicer軟件中參照文獻 ［7，20］ 方法測量關節盂骨缺損，由2名醫師獨立測量。首先將關節盂模型調整至En-face位，以關節盂后方和下方為基準，畫出下方關節盂最佳擬合圓，該圓直徑為關節盂預計寬度。在3點～9點這條直徑上，關節盂前緣向前至圓上距離即為關節盂骨缺損長度（圖1b）。
1.3 統計學方法
采用SPSS20.0統計軟件進行分析。定量資料數據描述采用均數±標準差以及 M（ Q1， Q3）表示；采用組內相關系數（ICC）評價2名醫生測量值一致性。計算每名醫生基于MRI/CT三維重建關節盂模型測量的關節盂骨缺損差值及均值，構建Bland-Altman圖，評價2種方法測量一致性。
2 結果
關節盂骨缺損長度基于MRI三維重建模型測量，醫生1為（3.83±1.36）mm、4.00（0.58，6.13）mm，醫生2為（3.91±1.20）mm、3.86（1.39，5.96）mm。基于CT三維重建模型測量，醫生1為（3.81±1.38）mm、3.80（0.60，6.02）mm，醫生2為（3.99±1.19）mm、4.00（1.68，6.38）mm。
ICC及Bland-Altman圖分析均顯示良好一致性。其中，2名醫生間基于MRI、CT三維重建模型測量結果的ICC分別為0.73 ［95%CI（0.54，0.85）］、0.80 ［95%CI（0.65，0.89）］。醫生1、2兩項測量結果差值95%CI分別為（?0.46，0.49）、（?0.68，0.53）。見圖2。
圖2
Bland-Altman圖
a. 醫生1；b. 醫生2
Figure2. Bland-Altman plotsa. Physician 1; b. Physician 2
3 討論
目前，已有將MRI三維重建技術用于測量關節盂骨缺損的可行性研究。有研究基于清除周圍組織的尸體關節盂標本，對比了MRI、CT三維重建測量的關節盂骨缺損與實際關節盂骨缺損一致性。結果顯示與實際骨缺損相比，MRI、CT三維重建測量的關節盂骨缺損偏倚分別為2.1%～5.9%、2.2%～3.5%[21-23]。但上述研究采用的是清除了周圍軟組織的尸體標本，因此需要進一步臨床研究驗證MRI三維重建的準確性。
MRI三維重建過程中，周圍軟組織的正確分割是重建成功的關鍵[24]。為此，本研究使用了美國國立衛生研究院研發的3D slicer軟件進行分割重建和測量，對測量步驟進行了充分簡化。一致性分析顯示即使在有軟組織存在時，MRI三維重建測量關節盂骨缺損仍具有很高準確性，可用于臨床評估關節盂骨缺損，輔助術者選擇手術方案。
但本研究未納入盂肱關節急性脫位患者，因為這類患者可能存在關節盂骨髓水腫，由于MRI成像原理限制，將骨髓水腫等造成的高信號與周圍組織準確分割有一定難度[25]。我們建議對急性盂肱關節脫位者評估關節盂骨缺損時選擇CT三維重建，或待骨髓水腫消退后再行MRI檢查。同時，本研究2名醫生測量結果不完全一致，我們認為與最佳擬合圓法測量關節盂骨缺損本身的限制有關[26-28]。因為不是所有人的生理關節盂下2/3均為圓形，對非圓形人群使用該方法會導致擬合不準確[27]。加之，關節盂En-face位的調整尚無客觀定量方法，主要基于測量者經驗，也可能影響測量結果。另外，本研究利用3.0T Skyra MRI進行檢查，采用T2_de3D_WE_COR序列掃描，橫斷位掃描時間為8 min 31 s，通過橫斷位重建出的圖像為標準矢狀位、冠狀位片，這與肩關節MRI閱片時常用的斜矢狀位和斜冠狀位片不同。單獨進行斜矢狀位和斜冠狀定位掃描時間較常規肩關節MRI掃描增加，有待進一步發展MRI技術以利于其在臨床的廣泛應用[29]。因此，MRI三維重建相對于CT三維重建花費時間更長。
綜上述，MRI三維重建模型測量關節盂骨缺損與CT三維重建具有良好一致性，在臨床工作中如有條件進行肩關節MRI三維重建檢查，可以替代CT三維重建測量關節盂骨缺損。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突；經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經中國人民解放軍總醫院醫學倫理委員會批準（第S2020-526-02號）
作者貢獻聲明 張強：試驗設計及實施；張飛、許霖、張寶祥：數據收集整理；宋首龍、盛顯浩、廖偉雄、王子然、熊文韜：統計分析；張飛：起草文章；廖偉雄：對文章的知識性內容作批評性審閱
