骨折的治疗方法有多种，内固定、外固定及石膏制动是目前常用的几种治疗手段。解剖复位和坚强内固定能避免骨折的微动，达到骨的一期愈合，故合理的内固定仍是临床治疗骨折的优先选择^[1]。但骨折内固定术后也存在相应的远期并发症，例如感染、骨髓炎、内固定物松动、创伤性关节炎、缺血坏死、骨折不愈合以及再次骨折等^[2]，而关节邻近处的骨折例如胫骨平台或股骨远端骨折，还可能合并韧带等结构的损伤。MRI以其良好的软组织对比，多平面、多序列的扫描方式，是许多并发症术后复查的方法之一，然而金属的常规MRI因其伪影过大，严重影响诊断及评估。本研究选取32例接受磁共振检查的骨折内固定术后金属植入物患者为研究对象，探讨去金属伪影多采集与可变谐图像结合层面选择性（multi acquisition with variable resonance image combination slab selectivity，MAVRIC-SL）序列对金属植入物患者磁共振图像质量的影响，以评价其临床应用价值。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       纳入2018年8月至2019年8月的32例骨折术后体内含有金属植入物的患者（男20例，女12例），年龄23~ 82岁，平均（48.32±15.74)岁，其中锁骨1例、肱骨2例、腰椎1例，髋关节15例、膝关节8例、股骨干3例、胫骨2例。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者检查前签署知情同意书。

1.2　方法

       使用3.0 T MRI系统SIGNA PIONEER (GE Healthcare，Waukesha，WI，USA)。所有患者行常规序列扫描后添加M AVRIC-SL序列扫描。常规序列包括轴／冠／矢状面T2WI、T2WI脂肪抑制（fat saturated，FS)、T1WI及部分位置的短时翻转恢复序列（short term inversion recovery，STIR) T2WI，MAVRIC-SL序列包括与常规序列对应的T1WI、质子密度加权成像（proton density weighted imaging，PDWI)、反转恢复（inversion recovery，IR)，分别记录不同序列扫描时间。由于样本中的扫描部位不同，选取其中病例数最多的髋关节为扫描参数代表，参数详见表1。

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表1  不同序列扫描参数（以髋关节为例)
Tab. 1  Scanning parameters of different sequences (take the hip joint as an example)

1.3　定性评价

       由两位有经验的放射科医师共同阅片并对常规序列及MAVRIC-SL进行对比评分，有争议的部分商议后取得共识。评分内容：(1)金属植入物伪影程度及其对周围结构诊断的影响：1分：无伪影；2分：几乎看不到伪影；3分：可见伪影，但不影响诊断质量；4分：中度伪影，中度诊断质量受损；5分：严重伪影且不可诊断。(2）抑脂序列的脂肪抑制效果：1分：抑脂效果差，扫描范围内大片未抑脂区域；2分：抑脂效果中等，抑脂不佳存在于植入物周围；3分：抑脂效果好，不存在大片未抑脂区域。

       由两位放射科医师在常规序列和MAVRIC-SL上独立对图像的诊断置信度进行评分。评分内容：1分：在常规序列上的诊断置信度比MAVRIC-SL高；2分：常规序列与MAVRIC-SL之间没有区别；3分：可以在常规序列上进行诊断，但在MAVRIC-SL上诊断置信度更高；4分：无法在常规序列上进行诊断，而可以在MAVRIC-SL上以中等置信度进行；5分：无法在常规序列上进行诊断，但可以放心地在MAVRIC-SL上进行诊断^[3]。

1.4　统计学分析

       使用SPSS 25.0软件进行统计分析。对伪影程度及脂肪抑制效果评分行Wilcoxon符号秩和检验，P<0.05表示差异有统计学意义；对诊断置信度评分使用kappa分析来评价一致性，kappa值：0，一致性差；0.01～ 0.20，一致性低；0.21~ 0.40，一致性一般；0.41～ 0.60，中等一致性；0.61 ～0.80，高度一致性；0.81～ 0.99，几乎完全一致。

2　结果

       对比常规序列，MAVRIC-SL得到的图像金属伪影程度更小，诊断质量受损程度更小（图1)[常规序列：4.5(4，5)；MAVRIC-SL：2(2，3)；P<0.01]；MAVIRC-SL能获得更好的抑脂效果（图2)［常规序列： 2(1，2)；MAVRIC-SL：3(3，3)；P<0.01]。MAVRIC-SL的诊断置信度更高（图3)[观察者1∶3(3，4)；观察者2∶3(2.25，4)]，两位医师评分有高度一致性(κ = 0.79)。

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图1  患者女，54岁，右侧肱骨骨折术后29个月，主诉为疼痛及流脓月余，为明确病变位置及程度，行磁共振扫描。A：STIR；B：MAVRIC-SL IR；C： X线。常规STIR序列伪影严重，显示欠佳，MAVRIC-SL IR序列伪影小、形变少，对假体及周围结构显示更清晰
图2  患者女，82岁，左侧股骨骨折二次手术后6年，主诉为疼痛，行走困难。A：FSE T2WI FS；B：MAVRIC-SL IR；C：X线。箭所指处为骨折线处失去正常骨组织，代之以含水量较高的软组织成分。常规序列脂肪抑制失败，未能清楚显示病变
图3  患者男，32岁，股骨颈骨折术后一年，主诉疼痛。A：FSE T2WI FS；B：MAVRIC-SL IR。两个序列均可见股骨头前方的斑片状高信号影，但箭所指处的病变在FSE序列上被伪影遮蔽；同时，在FSE序列中由于金属内置物产生高信号伪影，使得诊断置信度降低
Fig. 1  A 54-year-old female, 29 months after operation of right humeral fracture, had pain and pus for months. MR was performed to determine the location and degree of the lesion. A: STIR; B: MAVRIC-SL IR; C: X-ray. The conventional STIR sequence has severe artifact and poor display, while the MAVRIC-SL IR has barely visible artifact and less distortion. The display of the prosthesis and its surrounding structure is more clear on MAVRIC-SL IR.
Fig. 2  A 82-year-old female, 6 years after the second operation on the left femoral fracture, complained of pain and difficulty in walking. A: FSE T2WI FS; B: MAVRIC-SL IR; C: X-ray. The arrow points to the loss of normal bone tissue at the fracture line and is replaced by soft tissue with higher water content. Conventional sequence failed on fat suppression and didn’t show the lesions clearly.
Fig. 3  A 32-year-old male, one year after operation of femoral neck fracture, who complained of pain. A: FSE T2WI FS; B: MAVRIC-SL IR. As shown in the figure, patchy high-signal in front of the femoral head can be seen in both sequences, but the lesion pointed by the arrow is obscured on the FSE sequence; at the same time, in the FSE sequence, the diagnostic confidence is reduced due to the high-signal artifact produced by the metal implant .

3　讨论

3.1　金属MRI的安全性及金属伪影形成

       2017版磁共振安全管理专家共识（中国）指出："骨科植入物大多呈非铁磁性或少量弱磁性，由于在术中已被牢固地固定在骨骼、韧带或肌腱上，通常不会移动"^[4]，为金属植入物的磁共振安全提供佐证。

       磁共振图像对于观察骨关节病变的重要作用已被广泛认可。骨折术后所使用的内固定物，例如髓内针、螺钉、接骨板，大多为钛合金或钴铬钼合金，尽管非铁磁性金属的磁化率比铁磁性金属物质小很多，但在射频脉冲作用下仍可造成局部磁场不均。当成像层面到达金属物质所在区域时，局部磁场发生变化，导致金属物质周围氢质子的进动频率随之改变，不能被射频脉冲激励，使得应该显示的区域没有信号，而此区域的磁共振信号移至较高或较低的频率上，在邻近层面被激励时，丢失的信号和本层信号叠加，形成错位的高信号，在图像中呈现为大面积信号丢失、图像扭曲变形，使得局部正常解剖显示不佳，产生金属伪影^[5]，为术后复查MRI带来一定影响，甚至有误诊、漏诊的可能。

3.2 　MAVRIC-SL对于降低骨折内固定术后MRI金属伪影的应用价值

       MAVRIC-SL是一种用于去除金属伪影的方法，其结合了多采集可变共振图像组合（multi-acquisition variable resonance image combination，MAVRIC）和金属伪影校正的切片编码（slice encoding for metal artifact correction，SEMAC)技术的优点并且使用视角倾斜(view angle tilting，VAT）以实现更好的伪影减少^[5,6,7]。MAVRIC基于三维快速自旋回波（three-dimensional fast spin echo，3D-FSE)序列，使用多个非选择性激发脉冲来获得多组图像，同时使用后处理算法重新融合图像，目的是减少层面内伪影^{[6, 8]}。VAT技术可以纠正层面内失真。SEMAC技术通过额外的Z轴相位编码来校正层面间的金属伪影^[3]。MAVRIC-SL序列减少伪影的效果良好，并且没有图像失真。然而，由于信号堆积不能完全校正，它仍然只是减少了伪影而不是消除它们。既往研究表明，MAVRIC-SL的不同对比度序列均可以显著降低体内金属植入物的金属伪影^[10]，改善金属植入物周围的解剖结构显示，并使被伪影遮蔽的病变的显示成为了可能，但以往的临床研究多关注关节置换术^[3]。

       当金属伪影存在时，金属植入物周围组织会产生一定的形变，伪影也会对植入物周围病变产生遮挡。本研究中的评分显示，MAVRIC-SL的伪影程度较常规序列小，诊断质量受损的程度小，使得围绕假体出现的病灶得到更好的显示。目前临床上骨折术后并发症的一种解决手段是再次手术^[11]，包括但不限于重新内固定、旷置及关节置换。以感染为例，手术前需明确感染病灶与假体关系，明确是否还存在隐性病灶以及病变影响范围，同时要明确是否有骨髓炎的存在。这些细节上的判断要求MRI更可靠更准确，MAVRIC-SL能得到比常规序列更能满足临床需求的图像。

       磁共振的脂肪抑制序列对于液性信号有高敏感度，可以在复查中发现骨髓水肿或关节积液等改变，能够更好地显示骨折愈合早期的改变^[12]。但在金属植入物过多或过大时，其周围的伪影仍然会影响图像质量甚至导致成像范围内的抑脂失败，进而影响诊断。本研究结果显示，在体积大数量多的金属植入物存在时，MAVRIC-SL的脂肪抑制序列的效果要比常规序列更好。这些优势对于骨折术后并发症的诊断有很大优势。

       伪影的存在也会让阅片者对信号的真实性产生疑惑甚至误判。本研究结果同时显示，相比于常规序列，MAVRIC-SL的诊断置信度更高，这与Choi等^[3]的研究结果相似。不同的是，本研究的两位观察者认为多数病例在常规序列中也可诊断，Choi等^[3]的研究却显示常规FSE序列是不具有诊断性的，这与患者的选取有关。Choi等^[3]的研究选取全髋关节置换的患者，而本研究纳入的为骨折术后内固定的患者，在金属植入物数量不多或体积不大的情况下，常规序列仍有一定诊断价值，但伪影造成病灶遮挡或假病灶产生，而MAVRIC-SL将伪影减少到最小，使病变得到充分显示，提高了诊断置信度。

       与此同时，MAVRIC-SL在临床应用中尚存在一定的局限性。MAVRIC-SL不能与去相位卷褶技术共同使用，故需提高FOV来避免卷褶伪影的产生，但在一些特殊情况下，例如研究中纳入的锁骨区域或患者体型较大时，依然会有卷褶伪影的产生，同时提高FOV会降低一定的分辨率^[13]。由于序列本身有最少层数以及最小层厚的限制，MAVRIC-SL在小关节或相对较纤细部位（例如踝关节、小腿）的成像上有一定局限，难以保证图像信噪比。另外，MAVRIC-SL序列扫描时间较常规序列更长，在临床应用中受到一定限制，但能够获得伪影更小、诊断置信度更高的图像，稍长的时间也是值得的^[7]。

3.3　本研究的局限性

       首先，由于MAVRIC-SL序列与常规序列图像存在差异，在主观评分方面无法做到完全盲法。其次，纳入本研究的患者大多未行手术治疗，故未能与术中所见或病理等金标准进行对比。并且，样本量较小，观察到的并发症种类并不完全，由于骨折内固定术后术式多变，植入物的数量和大小也不尽相同，故未能进行伪影面积等客观指标的对比。同时，本研究所采用的平台为3.0 T磁共振系统，虽有体外研究表明MAVRIC-SL在3.0 T时减少金属伪影是可行的，诊断性能与1.5 T相比也没有显著缺点^[14]，但本研究未能与1.5 T磁共振图像进行对比，后续可于其他磁共振平台中进行进一步研究。

       综上所述，影响骨折金属内固定患者磁共振图像的因素众多，例如序列的选择、植入物材质、植入物的数量及大小等。MAVRIC-SL能有效减少金属伪影，并得到更好的脂肪抑制图像，有更高的诊断置信度，对于骨关节病变的诊断提供更多帮助。