结果如下：①总体上CS组各解剖结构主观评分均随加速因子的升高而下降，但均≥3分；②在轴位T1WI序列上，4组加速因子间胫后肌腱主观评分比较差异无显著性意义(P > 0.05)，而不同加速因子间肌肉、韧带及除胫后肌腱外的其他肌腱的主观评分比较差异均有显著性意义(P < 0.05)；③在矢状位PDWI序列上，4组加速因子间软骨、跟腱和骨的主观评分比较差异有显著性意义(P < 0.05)；④在冠状位PDWI序列上，4组加速因子间软骨和韧带的主观评分比较差异有显著性意义(P < 0.05)。常规序列不同加速因子的图像对比见图1。

对各组踝关节解剖结构的主观评分进行两两比较，见表4。

结果如下：①在同一方位序列下，当S组和CS组的加速因子相同时，肌腱、肌肉、软骨和韧带的主观评分比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；②在轴位上，CS2.7组胫前肌腱、腓肠肌腱、腓短肌腱、肌肉和韧带的主观评分均低于CS1.3组(P < 0.05)；③在矢状位上，CS3.2组跟腱、软骨和骨的主观评分均低于CS1.8组(P < 0.05)；④在冠状位上，CS2.0组的韧带和软骨均低于S1.3组(P < 0.05)。
2.3   图像定量评价结果   在测量各解剖结构信号强度和背景噪声标准差时发现，CS组对运动伪影显示更为敏感，以高信号半圆环形显示，多在图像背景噪声中显示。

不同加速因子的踝关节解剖结构信噪比和对比噪声比统计结果，见表5。

结果如下：①在轴位序列中，不同加速因子间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，不同加速因子间骨、肌肉、脂肪和韧带信噪比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)，不同加速因子间韧带/脂肪和韧带/肌腱对比噪声比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)；②在矢状位序列中，不同加速因子间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，而骨、软骨、液体、肌肉、脂肪和韧带信噪比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)，软骨/骨和软骨/积液对比噪声比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)；③在冠状位4组中，不同加速因子间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，不同加速因子间骨、脂肪、肌肉和软骨信噪比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)，不同加速因子间肌腱/软骨和肌腱/骨对比噪声比的比较差异有显著性意义(P < 0.05)。

对各组的踝关节解剖结构信噪比和对比噪声比进行两两比较，见表6，7。

结果如下：①在相同方位序列下，当S组和CS组的加速因子相同时，两组间骨、肌腱、软骨、韧带、液体、脂肪、肌肉信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，且总体上来说，CS组的信噪比和对比噪声比大于S组；②在轴位T1WI序列上，当加速因子从CS1.3增加到CS2.7时，两组间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，骨、肌肉、脂肪和韧带的信噪比逐渐降低(P < 0.05)，韧带/脂肪和韧带/肌腱的对比噪声比逐渐降低(P < 0.05)；③在矢状位PDWI序列上，当加速因子从CS1.8增加到CS3.2时，两组间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，而骨、软骨、韧带、液体、脂肪、肌肉的信噪比逐渐降低(P < 0.05)，软骨/骨和软骨/积液的对比噪声比逐渐降低(P < 0.05)；④在冠状位PDWI序列上，当加速因子从CS1.3增加到CS2.0时，两组间肌腱信噪比的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，而骨、软骨、脂肪和肌肉的信噪比逐渐降低(P < 0.05)，肌腱/软骨和肌腱/骨的对比噪声比逐渐降低(P < 0.05)。
2.4   扫描时间   随着加速因子的增大，踝关节常规序列扫描时间减少，以SENSE并行技术的扫描时间为基准，CS扫描时间减少量计算如公式(3)：

扫描时间减少量=(S组扫描时间-CS组扫描时间)/S组扫描时间×100%                                                                      (3)

踝关节轴位T1WI序列采用S1.3、CS1.3、CS1.9、CS2.7的扫描时间及减少量分别是2 min 13 s、2 min 13 s、1 min 32 s(减少31%)、1 min 5 s(减少51%)；矢状位PDWI序列采用S1.8、CS1.8、CS2.6、CS3.2的扫描时间及减少量分别是2 min 30 s、2 min 30 s、1 min 42 s(减少32%)、1 min 18 s(减少48%)；冠状位PDWI序列采用S1.3、CS1.3、CS1.6、CS2.0的扫描时间及减少量分别是2 min 12 s、2 min 12 s、1 min 48 s(减少18%)、1 min 24 s(减少36%)。

踝关节损伤较为常见，由于MRI具有对关节软骨、韧带和软组织的高分辨率成像，被广泛应用于骨关节损伤的无创评估[1-3]。常规磁共振踝关节2D-TSE序列通常会选择三方位采集，常结合压脂和不压脂序列进行对比诊断[4]，但目前整体扫描时间较长，易出现运动伪影及增加扫描成本[5-6]。自2000年SENSE并行成像技术实施以来，通过对序列设计加快了信号采集[7]，已有效减少扫描时间，在此基础上，压缩感知(Compressed Sensing，CS)技术利用图像的稀疏表达，使用非相干性采样方式及非线性迭代重建算法，进一步提高了MR成像速度[5， 8-9]。有研究表明欠采样会导致图像混叠，加速因子是全采样图像所需的k空间数据量与加速采集时采集量的比率，通过优化加速因子等参数可减少图像混叠和噪声等现象[10]。压缩感知技术首次临床应用于2007年血管成像[8]，目前在踝关节MRI中应用研究报道较少。此次研究旨在探讨基于敏感编码SENSE并行成像技术和压缩感知技术时不同加速因子对踝关节2D-TSE序列成像时间和图像质量的影响，并推荐合适的加速倍数。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1   设计   前瞻性纳入研究，定性资料采用Kruskal-Wallis秩和检验；定量资料比较采用单因素方差分析，组间两两比较使用Bonferroni法。
1.2   时间及地点    试验于2021-04-28/12-14在南方医科大学第三附属医院放射科完成。
1.3   对象   于2021年4-12月在南方医科大学第三附属医院纳入健康志愿者24名，男10名，女14名，年龄21-27岁，平均(25.35±2.45)岁，其中14人行双踝扫描，最终共收集踝关节数据38例。

志愿者踝关节既往均无损伤、肿瘤或手术史，无MR检查禁忌证。所有志愿者均签署试验知情同意书。

纳入标准：两侧踝关节均无疼痛、创伤或手术史的健康志愿者，年龄大于18岁。

排除标准：因剧烈运动引起运动伪影的病例，戴有磁共振成像起搏器、其他植入电子设备者，妊娠或幽闭恐惧症患者。
1.4   方法   
1.4.1   扫描方法   应用Philips Ingenia 3.0T MR设备(Philips Healthcare，Netherlands)，踝关节专用8通道线圈，仰卧位，足先进，定位线使用线圈定位槽和内外踝连线中点(磁体中心)。为减少运动伪影，使用海绵垫和沙袋将脚踝固定在线圈里，扫描范围包含内外踝，序列成像参数见表1。 

1.4.2   图像质量评价  

定性评价：由2名放射科医生采用双盲法对踝关节解剖结构进行图像质量评估，根据图像整体显示质量、部分容积效应、伪影、信号均匀性和邻近解剖结构的模糊度，采用5分李克特量表[11]：1分表示最差，图像可看出明显噪声，部分容积效应和运动伪影严重，完全不能诊断；2分表示较差，图像部分具有伪影，能显示肌腱、韧带和软骨等解剖结构，但显示不清晰；3分表示一般，显示局部轻度伪影，可以看清肌腱、韧带和软骨等结构，基本可以诊断，但对于各个解剖结构的边界显示还未特别清晰；4分表示较好，各个解剖结构边界显示清晰，伪影基本没有，能正确评价解剖结构关系；5分表示最好，没有出现伪影，所有结构均清晰显示，压脂效果较好，肌腱和韧带走行完整。评分≥3分可视为满足诊断需求，主要对踝关节肌腱、韧带、软骨、肌肉和骨图像质量进行评分。

定量评价：将感兴趣区均设为椭圆形[12]，所有序列背景噪声感兴趣区均设为1 000 mm2，测量所有序列背景噪声标准差和踝关节解剖结构信号强度[13]，测量的相关解剖结构见表2。感兴趣区勾画大小如下[12]：①轴位序列：骨为100 mm2，肌腱、肌肉、脂肪和韧带为10 mm2；②矢状位序列：骨和脂肪为100 mm2，肌腱和肌肉设为20 mm2，韧带为10 mm2，软骨和关节液为4 mm2；③冠状位序列：骨为100 mm2，脂肪为40 mm2，肌腱为20 mm2，肌肉为10 mm2，软骨为4 mm2。测量时每组序列数据设置相同窗宽、窗位和放大倍数，感兴趣区放置各解剖结构中心，选取信号均匀处，注意避开血管或其他混杂信号，每组数据从SENSE图像(S组)手动勾画感兴趣区，再依次复制到CS-SENSE图像(CS组)上。最后按照公式(1)和(2)计算踝关节各解剖结构的信噪比和对比噪声比[14-15]。

信噪比=SIROI1/SDROI2                                                                 (1)

对比噪声比=|SIROI1-SIROI2|/ SDROI3                                             (2)

1.5   主要观察指标   各组骨、软骨、韧带和肌腱的主观评分。
1.6   统计学分析   数据用x±s描述，利用SPSS 25.0统计学软件进行分析。定性和定量资料的一致性采用加权 Kappa系数和组内相关系数(Intraclass correlation coefficient，ICC)评估，k值和ICC > 0.6为一致性良好。定性资料采用Kruskal-Wallis秩和检验；定量资料采用Kolmogorov-Smirnov进行正态性检验，符合正态分布和满足方差齐性的数据采用单因素方差分析，组间两两比较使用Bonferroni法，非正态分布或方差不齐数据采用Kruskal-Wallis H检验，并进行整体差异分析和组间两两比较，结果以P < 0.05为差异有显著性意义。统计学方法已经张晓东教授、陈武标主任、黄文华教授审核。

在运动损伤中，踝关节是仅次于膝关节的第二大身体损伤部位[16]。MRI是踝关节疾病诊断常用的临床检查手段，但高分辨率2D-TSE序列扫描时间较长是其缺点。在压缩感知技术出现之前，临床上常规序列使用并行成像技术提高扫描速度，不同于压缩感知技术的不规则欠采样原理，并行成像技术采用均匀欠采样，但容易在相位方向出现卷褶伪影，且速度提高有限及图像质量下降明显[17]。压缩感知技术在2006年创造于数学领域[18]，在2007年首次应用于MRI的脑和血管成像[8]，突破了传统采样定理奈奎斯特定律的限制，即采样频率信号需大于信号中最高频率的2倍时才能完整恢复出原始信号，应用压缩感知技术可以远低于该标准进行采样，采用非线性迭代重建，可较为精确地恢复原始信号[19]。目前已有关于压缩感知技术应用于脑、血管、腹部、脊柱、关节和心脏等磁共振成像时相应的图像质量和诊断效果的研究[20-36]。研究表明，压缩感知技术在缩短扫描时间的同时仍可以保持与之相当的图像质量，但多组加速因子分别应用于MRI踝关节常规序列三体位成像的比较尚未见报道。

此次研究结果表明，压缩感知技术可结合MRI踝关节序列(T1WI、PDWI、Dixon、SPAIR)进行成像，相同加速因子时压缩感知组和SENSE组扫描时间相同，随着加速因子的增大，压缩感知组序列信噪比、对比噪声比和扫描时间减少，总体上SENSE组主观评分高于压缩感知组(P=0.163-1.000)，压缩感知组信噪比略高于SENSE组(P=0.923-1.000)，扫描时间减少在18%-51%之间，该结果与以往压缩感知关节成像研究一致，GERSING 等[4，36-38]将压缩感知技术和并行采集技术成像对比，发现压缩感知技术在不降低诊断图像质量、信噪比和对比噪声比的情况下，常规踝关节MR成像采集时间可以缩短20% 。有研究表明当PDWI-SPIR序列的加速因子为2和2.5时，软骨/液体、骨/软骨的对比噪声比在SENSE序列和压缩感知-SENSE序列之间无显著差异[4]，而此次研究在矢状位PDWI-Dixon和冠状位PDWI-SPAIR序列中，压缩感知组加速因子为3.2和2.0时的信噪比和对比噪声比与SENSE组相比开始有显著差异，可能是因为成像参数和压脂序列选取不同所致，但总体时间减少量一致。另外在测量解剖结构信号强度和背景噪声标准差时发现，压缩感知组图像在相位编码方向上对运动伪影更为敏感，并以较高空间频率显示，形状为半圆环形，与以往研究结果一致[39-40]。

从图像定性评价上看：压缩感知组所有解剖结构的主观评分大于3分，其中轴位T1WI序列中最低评分结构是距腓后韧带(4.29分)，矢状位PDWI序列的最低评分结构是跟骨(3.76分)，冠状位PDWI最低评分结构是胫距软骨(4.68分)，均可满足诊断要求，踝关节诊断无异常。由于人眼分辨率有限，对于诊断医生，轴位矢状位、冠状位的2D-TSE序列采用压缩感知技术时加速因子最大可分别推荐至2.7、3.2、2.0，整体扫描时间减少约45%。

从图像定量评价上看：首先，随着加速因子增加，压缩感知组各序列的图像信噪比和对比噪声比均下降，分析是由于k空间过度欠采样，导致图像质量下降；其次，压缩感知技术采用非线性迭代重建算法后，会减低图像背景噪声；最后，在常规序列中，仅肌腱信噪比不受加速因子增大的影响，这可能是因为本身肌腱信号较低、信号采集较快，因此单纯对肌腱类的研究压缩感知加速因子可设置较大。从图像的信噪比和对比噪声比来看，轴位、矢状位、冠状位的2D-TSE序列采用压缩感知技术时，加速因子最大可分别推荐至1.9、2.6、1.6，在此加速因子时，常规序列的软骨、韧带、肌腱等结构可以得到与SENSE相当的信噪比和对比噪声比，同时整体扫描时间减少约27%。

研究的局限性：研究样本量较小，且纳入均是健康志愿者；设置加速因子的跨度较大，因此加速因子可能推荐不精准。未来将继续增加样本量，纳入包括踝关节病变在内的更多病例进一步验证，可以在目前推荐加速因子的基础上缩小并进一步探索

结论：结合上述图像定性和定量评价考虑，压缩感知技术应用于3.0T MR踝关节的2D-TSE序列采集时，轴位T1WI、矢状位PDWI、冠状位PDWI序列依次推荐1.9、2.6、1.6加速因子，整体扫描时间可减少约27%(1 min 53 s)，同时可以满足诊断需求，降低患者运动伪影概率和提高临床效益，亦可将节省常规序列的时间用于提高分辨率，创造更多价值。
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文题释义：
并行成像技术：采用等间隔性采样，利用相控线圈多通道接受信号的独立性和空间位置上灵敏度的差异性，减少相位编码采集从而减少了采样数据量，而提高成像速度。该文敏感度编码SENSE技术是利用SENSE算法的并行成像采集技术，对采集数据通过傅里叶转换后再去卷褶伪影的成像技术。
压缩感知技术：在2006年由DONOHO等学者提出压缩感知理论，2007年首次在MRI中应用，与并行成像技术的等间隔性采集方式不同，压缩感知技术成像时对K空间采用随机欠采样，使用低于奈奎斯特采样定律的频率获取K空间数据，后用非线性迭代重建算法修复欠采样的K空间数据得到图像，提高了传统全采样方法的成像速度。

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踝关节是常见运动损伤的关节之一，因其常损伤在韧带、软骨和软组织部位，磁共振是踝关节病变诊断和术后疗效评估的主要检查方式。压缩感知技术是近些年减少MR扫描时间的一种方式，已应用在脊柱、肝脏、肾脏、膝关节等常规临床扫描中。研究表明，并行成像和压缩感知技术使用相同加速因子成像时，两者序列图像质量一致性较高，但目前对基于压缩感知技术的踝关节MR多组加速因子对比成像，暂无文献发表，因此该文旨在推荐常规踝关节MR扫描的加速因子。

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