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目的:在正常前交叉韧带(ACL)3D-SPACE及DTI成像的基础上,通过对一组ACL损伤患者的3D-SPACE及DTI表现研究,探讨3D-SPACE及DTI技术应用于膝关节ACL损伤的诊断价值。材料和方法:一、一般资料:选取20例正常ACL的膝关节,收集10例经过关节镜确诊ACL损伤的膝关节,作为研究对象。二、MRI设备与技术:(一)扫描设备:采用西门子3.0T磁共振成像系统和8通道膝关节表面线圈,检查者采用仰卧位足先进,将线圈中心放置于髌骨下方。(二)扫描序列:对所有被检查者作常规MRI序列(抑脂T2WI横断面,抑脂PDWI冠状面和矢状面);3D-SPACE序列(TR/TE=1300/37ms,矩阵320×275,F0V=230mm×230mm,层厚0.5 mm,层间距0mm);DTI序列(用单次激发SE-EPI序列,TR/TE=7100/87ms,矩阵:128×128,FOV为230×230mm,层厚2 mm,层间距Omm,30个弥散敏感梯度方向,b值分别为:0s/mm2,400s/mm2,平均采集:3次,并行采集技术:6/8)。(三)图像后处理及图像分析:1.对3D-SPACE图像行斜冠状面(以常规矢状面为定位图,平行于ACL纤维走向重建)、斜矢状面(以斜冠状面为定位图,分别平行于ACL纤维重建)、斜横断面重建(以常规矢状面为定位图,垂直于ACL纤维走向重建)。(1)3D-SPACE后重建图像和常规MRI对ACL全长显示的评价:I级:韧带全长在一幅图上能观察到;II级:连续两幅图像可观察到全长;III级:在三幅及以上图像可观察到韧带全长,或都不能观察到全长。(2)3D-SPACE后重建图像和常规MRI对ACL的前内侧束(anteromedial bundle,AMB)及后外侧束(posterlateral bundle,PLB)显示的评价:能否检出ACL在胫骨端、中间段和股骨端的AMB和PLB;并对两束的轮廓进行评分:3分两束轮廓分界清楚,2分两束轮廓模糊,1分两束轮廓分辨不清。2.利用DTI图像对ACL进行纤维示踪成像,测量正常ACL股骨上端、中间段及胫骨下端的FA值和ADC值,对ACL损伤部位及相同部位正常ACL行FA值和ADC值的测量。三、观察指标:(一)正常ACL的3D-SPACE表现;(二)正常ACL的DTI表现;(三)ACL损伤的3D-SAPCE表现;(四)ACL损伤的DTI表现;(五)3D-SPACE与DTI联合应用于ACL损伤诊断的价值分析。四、统计学方法(SPSS 17.0软件):(一)3D-SPACE对ACL解剖结构(全长及AMB、PLB两束)显示的比较均使用两独立样本的秩和检验;(二)正常ACL不同测量部位FA值和ADC值的比较采用多样本均数比较的方差分析;(三)3D-SPACE三种重建图像对ACL损伤诊断敏感度和特异度的比较采用单因素方差分析;(四)ACL损伤和正常ACL的FA值及ADC值的比较采用两独立样本均数的t检验。结果:一、正常ACL的3D-SPACE表现:(一)20例正常ACL在斜冠状面系列图像显示ACL的AMB和PLB呈人字形;斜矢状面系列图像分别显示ACL的AMB和PLB;斜断面系列图像显示ACL两束在股骨端紧密相连,中间段两束横断面似圆形,胫骨附着端两束呈倒U字形。(二)3D-SPACE对20例正常ACL解剖结构显示的比较:1.ACL的全长在3D-SPACE上20例(100%)均显示为I级;在常规MRI上有11例(55%)显示为I级,9例(45%)显示为II级。3D-SPACE与正常规MRI间的差异有显著性(P=0.014),3D-SAPCE对ACL全长的显示效果优于常规MRI。2.对ACL胫骨端、中间段和股骨端之间显示AMB和PLB效果评分的分布上,3D-SAPCE和常规MRI两者间的差异均具有显著性(P=0.000,P=0.000,P=0.000),3D-SAPCE对ACL三个部位AMB和PLB的显示效果优于常规MRI。二、正常ACL的DTI表现:20例正常ACL的DTI图像中有14例图像显示均较好,6例ACL图像的伪影较重,其被剔除统计分析。(一)14例正常ACL的表现为解剖定位图:ACL轮廓清楚,走行连续;彩色FA图:ACL色阶欠均匀,以绿色和蓝色阶为主;ADC图:ACL走形区信号较周围肌肉呈略低信号;纤维示踪图:无法区分ACL两功能束各自的纤维走行,但ACL整体纤维束规则、走行连续,伪彩示纤维走向。(二)14例正常ACL在股骨端、中间段、胫骨端的平均FA值分别为:0.202±0.017、0.171±0.009、0.147±0.018,其正常ACL股骨端与中间段、股骨端与胫骨端、中间段与胫骨端的平均FA值的差异均具有显著性(P=0.000,P=0.000,0.001),从股骨端至胫骨端的平均FA值呈逐渐下降趋势;而不同部位ADC值分别为:2.094±0.460、2.199±0.415、2.283±0.287,平均ADC值的差异无显著性(P=0.540)。三、ACL损伤的3D-SPACE表现:10例完全撕裂的ACL,在斜冠状面、斜矢状面上均显示为ACL失去完整的全长,在斜横断面上均表现为ACL的连续走行中断。四、ACL损伤的DTI表现:10例ACL损伤在解剖定位图像上:ACL走行不连续,信号增高;ADC图:ACL的确切信号特征显示不清;彩色FA图:ACL走形区信号色彩混乱;纤维示踪图:ACL纤维束走行中断,断端纤维束增粗,结构不规则。五.3D-SPACE与DTI联合用于ACL损伤诊断的价值分析:(一)斜矢状面、斜冠状面和斜横断面对10例完全撕裂ACL诊断的敏感度和特异度均为100%,三种重建之间的差异无显著性(P>0.05)。(二)10例ACL损伤断端的平均FA值为0.091±0.014,相应部位正常ACL的平均FA值为0.186±0.018,损伤组与正常组间的差异具有显著性(P=0.000),其损伤组FA值小于正常组;损伤组平均ADC值为2.328±0.136,相应部位正常组的平均ADC值为2.042±0.169,损伤组与正常组间的差异具有显著性(P=0.003),其损伤组ADC值大于正常组。结论:一、3D-SAPC E较常规MR I空间分辨率高,有利于正常ACL全长及AMB和PLB形态的显示,DTI可用于ACL的定量评价;二、3D-SPACE可以有效显示ACL完全撕裂的形态改变;三、DTI有利于ACL损伤的定量客观评价,即ACL损伤部位较正常ACL相同部位的FA值减低,而ADC值增高,可为ACL损伤诊断提供有用信息;其DTI纤维示踪技术有助于显示ACL损伤的空间结构改变;四、3D-SPACE和DTI联合应用于ACL损伤,有利于从立体形态及客观定量参数两方面评价ACL的损伤,提高诊断准确性。