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骨肌系统影像学机遇与挑战——中国十年来发展成果及展望
倪铭 袁慧书

Cite this article as: Ni M, Yuan HS. Opportunities and challenges of musculoskeletal imaging: Achievements and prospects over the past decade in China[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(10): 18-22, 45.本文引用格式:倪铭, 袁慧书. 骨肌系统影像学机遇与挑战——中国十年来发展成果及展望[J]. 磁共振成像, 2022, 13(10): 18-22, 45. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.10.003.


[摘要] 自党的十八大以来,我国骨肌系统影像学迎来了飞速发展,随着国家政策的推动、全民健身的普及、人民健康意识的提高、中华医学会放射学分会骨关节学组的助益、专业课程讲座的开展以及科研成果不断地涌现,骨肌系统影像学受到了越来越多的关注,学科影响力不断提升,医师专业能力不断提高。随着MRI硬件设施的更新、配件的开发以及相关技术的开展和应用,骨肌系统影像学的临床价值和应用范围不断增大,使越来越多的患者从中受益。骨肌系统影像学在多种骨肌系统疾病的识别、诊断、鉴别诊断和定量分析中都具有不可替代的作用,为临床诊断和治疗提供了大量有价值的信息,辅助临床决策,成为实现精准医疗不可或缺的检查方式。尽管如此,骨肌系统影像学在许多方面仍有巨大的提升潜力,如术后疗效评估、人工智能(artificial intelligence, AI)辅助诊断、早期疾病筛查等。过去十年是骨肌系统影像发展的重要阶段,MRI设备普及率的提高、不同诊断技术的发展、AI医疗的出现都为骨肌系统影像学发展提供了契机。相信在未来,骨肌系统影像学事业能够继续开拓创新、砥砺前行,不断进步完善,为国家健康战略和人民群众的健康作出更大的贡献。
[Abstract] Since the 18th National Congress of the Communist Party of China, musculoskeletal imaging has ushered in rapid development. Relying on the promotion of national policies, the popularization of national fitness, the improvement of people's health awareness, the help of the Musculoskeletal Group of Chinese Society of Radiology the development of professional courses and lectures, and the continuous emergence of scientific research results, musculoskeletal imaging has received more and more attention. The influence of the discipline is continuously improved, and the professional ability of radiologists is continually improved. With the update of MRI hardware facilities, the development of accessories, and the development and application of related technologies, the clinical value and application scope of musculoskeletal imaging have continued to increase, benefiting more and more patients. Musculoskeletal imaging plays an irreplaceable role in the identification, diagnosis, differential diagnosis and quantitative analysis of various musculoskeletal diseases. It provides valuable information for clinical diagnosis and treatment, assists clinical decision-making, and is an indispensable inspection method for accurate medical treatment. Nevertheless, musculoskeletal imaging still has great potential for improvement in many aspects, such as postoperative efficacy evaluation, artificial intelligence (AI)-aided diagnosis, early disease screening, etc. The past ten years have been an important stage in the development of musculoskeletal imaging. The increase in the penetration rate of MRI equipment, the development of different diagnostic techniques, and the emergence of AI-enabled intelligent medical care have all provided opportunities for the development of musculoskeletal imaging. It is believed that shortly, musculoskeletal imaging will be able to break new ground, forge ahead, continue to improve and make more outstanding contributions to the national health strategy and the people's health.
[关键词] 运动损伤;退行性疾病;肿瘤;骨折;骨肌系统影像学;磁共振成像;弥散加权成像;人工智能;成像技术;早期诊断;定量诊断;发展成果;成果转化;预后;展望
[Keywords] sports injury;degenerative disease;tumor;fracture;musculoskeletal system imaging;magnetic resonance imaging;diffusion weighted imaging;artificial intelligence;imaging technology;early diagnosis;quantitative diagnosis;development achievements;achievements transformation;prognosis;prospect

倪铭    袁慧书 *  

北京大学第三医院放射科,北京 100191

袁慧书,E-mail:huishuy@bjmu.edu.cn

作者利益冲突声明:全部作者均声明无利益冲突。


        
        袁慧书,北京大学第三医院教授、博士生导师、放射科主任。长期从事骨肌系统影像临床工作,多年来积极推进骨肌影像检查与诊断规范的推广。主要研究方向为骨肌系统疾病影像诊断,影像学新技术、人工智能在骨肌系统的临床应用。共培养硕士、博士研究生30余名。作为第一作者和责任作者在SCI收录期刊和国内核心期刊发表论著百余篇。承担多项国家级、省部级研究课题,两次获得教育部科技进步二等奖。目前担任中华医学会放射学分会常务委员、中华医学会放射学分会骨关节学组组长、中国医师协会放射医师分会委员,北京医学会放射学分会副主任委员,北京医师协会放射专科分会常务理事,中国女医师协会第三届医学影像专业委员会副主任委员,中国医药教育协会肩肘运动医学影像分会主任委员。同时担任《磁共振成像》常务编委、《临床放射学杂志》骨肌栏目主编、《中华放射学杂志》编委、《中国医学影像技术》常务编委等。主编了《运动医学影像诊断学》系列丛书,同时还主编了《骨肌系统影像检查指南》《图解骨肌系统影像检查指南》《中华影像医学骨肌系统卷(第3版)》《脊柱疾病影像诊断》等多部学术著作。

基金项目: 国家自然科学基金 81871326,82171927
收稿日期:2022-08-26
接受日期:2022-10-14
中图分类号:R445.2  R68 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.10.003
本文引用格式:倪铭, 袁慧书. 骨肌系统影像学机遇与挑战——中国十年来发展成果及展望[J]. 磁共振成像, 2022, 13(10): 18-22, 45. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.10.003

       我国始终坚持把人民健康放在优先发展的战略地位,自党的十八大以来,把健康中国和应对人口老龄化上升到国家战略,提出坚持“预防为主”、多举措并行完善疾病预防的健康体系。通过不断促进医疗资源的均衡分布以及医联体、医共体的建设,改善医疗整体布局,人民健康获得感不断加强,人均预期寿命不断提高,中华民族伟大复兴的健康之基不断夯实。精准医疗,影像先行。影像学检查在疾病预防与筛查、疾病定位和定性诊断等多个方面具有举足轻重的价值。影像学检查作为目前最常用的无创性检查方法之一,在近十年也迎来了蓬勃的发展,随着广大人民群众健康意识的普及和全面健身的推广,骨肌系统影像学也进入了高速发展时期。X线、CT和MRI是诊断骨关节系统疾病最常用的检查方法。其中,MRI在骨与软骨损伤、软组织损伤等病变的诊断中具有不可替代的价值,在运动损伤性疾病诊断中应用尤为广泛,MRI已经成为骨关节疾病诊断不可或缺的检查方法之一。本文对十年来中国大陆骨肌系统影像学发展进行总结,并展望今后发展方向,以期提高人们对骨肌系统影像学的认识。

1 骨肌系统影像学影响力的提升

       近十年来国内许多医院纷纷引入或增添MRI设备,根据相关统计,我国MRI保有量从2016年的7307台增长至2020年10713台,2016~2020年复合年均增长率为10%。随着MRI在全国各大小医院普及率的增加、帮扶政策的推进以及全国各大医院“组团式”对口支援的持续开展,乡村医疗机构、县级医院的服务能力也获得了跨越式的提升,越来越多的疾病在当地医院即可完成诊治,其中影像学检查的作用不可忽视。伴随着影像检查设备的增加,近十年来全国从事骨肌影像的专业医生也大幅增加。十八大之前,全国只有北京、上海、重庆、江苏、福建、山东、广东、云南8个省市成立了骨关节学组,各省骨关节学组委员的总数不足300人。十年间,天津、吉林、浙江、江西、河南、湖北、湖南、甘肃、贵州、广西、新疆11个省(自治区、直辖市)先后成立了骨关节学组,近千位学者加入骨关节影像专业团体队伍。各地骨关节学组在当地举办了内容丰富的学术活动,使骨关节影像检查和诊断水平有了长足的进步。依托于国家政策,中华医学会放射学分会及各地医学会的发展,以及专科教育培训的开展和相关专业书籍的推出,骨肌系统影像学在过去十年内获得了令人瞩目的成果。

2 MRI设备的发展

       硬件设备的持续发展是学科进步的重要前提,随着相关技术的发展,越来越多的MRI设备不断被推出,1.5 T和/或3.0 T的MRI已经成为许多医院的标准配置,5.0 T的MRI设备已于2022年获得批准并上市,7.0 T的MRI设备也在不断加速研发,有望在近几年内在国内获得批准后上市。更高场强的MRI设备对结构的显示更加清晰[1],为疾病的精准诊断提供了有力的保障。同时,国产四肢关节专用、移动式等MRI设备也陆续上市。不仅仅是MRI设备的发展,关节专用线圈、更高通道数的线圈、收发一体线圈的开发以及扫描加速技术的研发[2]也进一步改善了图像质量,提高了扫描速度。针对不同关节的专用线圈具有更大的成像视野(field of view, FOV),适用于不同体型的患者,图像信噪比更佳,细节显示细腻,能够满足更多的临床应用场景[3]。值得关注的是,随着相关技术的发展,图像去金属伪影技术也获得了巨大的进步,通过多种技术去除图像金属伪影不仅能够大幅度提升图像质量,也解决了既往体内金属植入患者术后评估困难的问题,由于金属植入物在骨肌系统中应用最为常见,所以图像去金属伪影技术的出现也增加了骨肌系统影像学的临床适用范围。

3 中华医学会放射学分会骨关节学组的推动

       在过去的十年里,中华医学会放射学分会骨关节学组充分利用各种资源,以多种形式不断推广、普及骨肌系统影像学专业知识,推动相关技术和专业领域的发展,为骨肌系统影像学专业和科研发展助力。在骨关节学组全体委员的努力下,于2018年完成了《骨关节系统影像检查指南》的编写和出版工作,该指南旨在规范国内骨肌系统影像学的扫描方法,涵盖骨关节系统X线、CT和MRI扫描方式、扫描序列以及图像质量达标要求等多方面内容,为响应国家影像学检查结果互认政策打下了坚实的根基,通过推进图像扫描标准化进程,为新开展MRI检查的医院提供基础扫描理论支持。同时,骨关节学组也于近年陆续完成并出版了《中华影像医学骨肌系统卷》《脊柱疾病影像诊断》《运动医学影像诊断学》系列丛书等多部骨肌系统专业书籍,特别是其中的《运动医学影像诊断学》系列丛书,进一步提高了运动创伤影像诊断水平,可准确可靠地为临床提供诊断依据。骨关节学组也积极通过网络资源进行骨肌系统疾病的宣讲,包括线上开展“运动创伤”相关影像系列讲座、“骨肌系统影像检查与读片规范系列讲座——中华放射学杂志网络直播课堂”“中放REACH骨肌影像巡讲”等,进一步扩大骨关节学组的影响,让更多的医生能够从中学习到骨肌系统影像专业的知识并提升专业知识能力,为更多有需求的患者服务,提升患者健康幸福感。

4 骨肌系统影像学技术的发展

       在政策支持、设备发展和专业学组的努力下,我国骨肌系统影像学获得了长足发展。越来越多的技术方法被应用于科研和临床,例如双源CT痛风石定量测定、定量CT(quantitative computed tomography, QCT)测量骨密度值、MRI关节造影检查以及MRI新技术定量评估关节或软组织损伤。软骨损伤是较为常见的关节病变之一,目前已经证实常规T1、T2序列能够较好地识别关节软骨损伤和分级[4, 5],而T1ρ、T2 mapping、弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)、化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer, CEST)成像和延迟增强MRI等多种扫描序列能够进一步对软骨损伤进行半定量或定量评估[6, 7, 8, 9, 10],对早期软骨损伤尤为敏感[11]。对于韧带和肌肉损伤的识别,MRI也具有CT无法比拟的优势。有学者通过三维超短回波时间锥体(three-dimension ultrashort echo time cones, 3D-UTE-Cones)序列对银屑病性骨关节炎患者与正常人的跟腱附着点进行识别,结果表明该序列可用于银屑病性骨关节炎患者跟腱附着点的形态学和定量评估。也有研究通过T1ρ对膝关节韧带、半月板和软骨等组织的正常数值进行测量,以此区分正常和损伤的关节结构,以期尽早发现病变[12]。MRI关节造影检查对关节损伤的诊断具有优秀的敏感性和特异性[13],尤其适用于肩关节上盂唇前后位损伤(superior labrum anterior and posterior lesions, SLAP)和肩袖损伤[14, 15, 16],近年来也被逐步应用于髋关节、踝关节和腕关节的诊断之中[17, 18, 19, 20],然而MRI关节造影检查需要依托于运动医学的发展,所以目前只有在具有一定规模的医院中被应用。

5 骨肌系统影像与运动损伤疾病

       随着我国人民群众健身运动意识的不断提升,全国中小学体育与健康课程的推广以及冬奥会、残奥会的成功举办,全国人民的健身运动热情不断高涨,伴随而来的也是越来越多的运动损伤疾病。MRI能够对多种不同种类的运动损伤进行评估。以马拉松运动为例,我国目前业余马拉松运动员已经超过1000万。2019年《中华放射学杂志》开设“马拉松运动影像学”专栏,国内外越来越多的学者逐渐开始关注运动损伤疾病[21],骨肌系统影像也逐渐成为受到关注的方向。有相关文献指出,MRI检查在运动损伤诊断和管理中的作用不断增大[22]。MRI对于马拉松运动后相关损伤的诊断具有非常高的价值[23, 24],对业余马拉松运动员发生的韧带损伤、肌腱损伤、滑膜炎、软骨损伤、骨髓水肿、应力性骨折等诊断都具有较高的诊断准确率和医生之间较好的一致性。有学者通过T2 mapping对男性业余马拉松选手运动后3 h和3 d时的半月板进行测量,结果表明半程马拉松运动后男性业余马拉松运动员膝关节半月板T2*值变化为可逆性改变[25]。也有研究对业余冰球运动员的膝关节进行MRI扫描,研究业余冰球运动员的膝关节变化[26]。只有充分了解运动过程中的正常生理改变才能够更好地识别出异常,通过MRI多种技术的辅助能够更好地帮助发现早期损伤。

6 骨肌系统影像的应用现状与展望

       MRI在骨关节系统多种疾病的鉴别诊断、分期以及疗效评估中都具有重要价值。有学者通过将CT和MRI征象集成后开发了一种新的评分系统[27],用于区分恶性椎体骨折和骨质疏松后椎体骨折,该评分系统的准确度高达98%。也有学者使用CSET-MRI定量评估中轴性脊柱关节炎患者骶髂关节的脂肪化生[28],认为CSET-MRI是诊断中轴性脊柱关节炎有效的检查方法。腰痛是全球健康的常见问题,但临床查体通常缺乏特异性,研究表明MRI能够作为腰痛患者的首要影像学检查方式来寻找腰痛原因[29],为患者治疗提供重要参考价值。MRI也是骨关节系统肿瘤诊断不可或缺的组成部分,MRI诊断四肢肿瘤的准确率高于X线和CT[30, 31, 32]。有学者通过MRI准确区分原发性动脉瘤样骨囊肿与骨巨细胞瘤继发的动脉瘤样骨囊肿[33],也有研究表明结合CT与MRI检查能够对脊柱骨巨细胞瘤术后复发风险进行预测[34]。影像学在骨关节系统的应用非常广泛,对于多种骨关节系统疾病都具有独特的应用价值,能够提升疾病诊断和鉴别的准确率,在临床中的应用范围也逐渐扩大。尽管部分方法仍处于研究阶段,暂时不能够应用于临床,但相关研究已表明影像学在肌骨系统疾病诊断中具有不可忽视的价值,在未来具有相当大的应用潜力。

       随着计算机技术的发展、相关硬件设施的更新以及《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》等多项政策的提出,以深度学习为代表的人工智能(artificial intelligence, AI)成为了骨肌系统的热门研究和应用方向。根据统计,截至2021年中国医疗AI学术产出量已经位居全球第一。目前,已经有许多研究成果完成转化并应用到实际临床工作当中,为影像科医生提供了极大的便利,如肋骨骨折自动识别系统和四肢骨折检测系统等,不仅减少了诊断所需的时间,也降低了因为医生疲劳等因素导致的疾病漏诊。AI在骨肌系统的应用非常广泛,包括疾病诊断和分类、结构分割、数值测量、骨质疏松分析、自动图像重建、疗效预测和术后疗效评估等多个方面[35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42]。其中大多数研究关注疾病的术前诊断和分级,以帮助临床更好地制订治疗方案,如通过深度学习在MRI中自动分级股骨头缺血性坏死[43]、进行膝关节前交叉韧带损伤分级[44]、髋关节盂唇损伤分级[45]、腰椎间盘变性分级[46]和深度学习自动检测椎体骨折[47]等。也有相关学者通过深度学习进行膝关节超分辨率图像的重建[48],以低分辨率图像通过AI算法重建获得高分辨率图像。虽然许多研究尚未进行成果转化,但这些研究都具有重要的临床应用潜力,目前骨肌系统的AI研究数量已经与其他系统的研究相当,正处于发展的上升阶段,相信随着越来越多研究的开展,未来将会有更多的AI软件逐步面世,辅助影像科医生完成更多的工作。

7 我国骨肌系统影像学的国际地位

       在骨肌系统研究不断增多的背景下,骨肌系统影像学的国际学术地位也获得了提升。随着中华放射学大会、北美放射学年会和国际医学磁共振协会大会等大型会议的不断召开,越来越多的影像科医生在各大会议中大放异彩,骨肌系统影像的相关汇报所占的比例也逐年攀升,国人参与率不断增加,更多的国人参与到国际杂志的审稿人行列。在国内骨肌系统影像学不断发展的推力之下,学科影响力不断提高,国际地位也获得了显著的提升。

8 总结与展望

       回望过去十年,骨肌系统影像学获得了快速的发展,在检查设备、诊断技术和学科影响力等多个方面都获得了令人瞩目的成果,骨肌系统影像学逐渐被越来越多的影像科医生重视,越来越多的患者从中受益。随着国家政策的推进、人民健康意识的提高和专业技术的发展,骨肌系统影像学的应用范围越来越广,诊断更加精细,报告更加贴近临床需求,能够满足更多不同情况患者的实际需要,检查应用范围不断扩大,在疾病诊治过程中的地位也不断提高。然而,目前骨肌系统影像仍然有较大的发展空间,许多技术和方法仍未应用于临床当中,如何将科研与临床应用关联并完成成果转化,是目前必须重视的问题之一。只有做到不断改革、持续发展、砥砺创新、开拓进取,才能够在未来获得持续性的进步,使肌骨系统影像学的发展再创新高。

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