3.0T MRI T2-mapping成像對膝關(guān)節(jié)軟骨退變的臨床價值

湖北省武漢市第一醫(yī)院放射科(湖北 武漢 430022)

龍 斌 董 進 宋少輝馬志娟 涂 茜 彭紅芬蔣宇宏

3.0T MRI T2-mapping成像對膝關(guān)節(jié)軟骨退變的臨床價值

湖北省武漢市第一醫(yī)院放射科(湖北 武漢 430022)

龍 斌 董 進 宋少輝馬志娟 涂 茜 彭紅芬蔣宇宏

目的探討3.0T MRI T2-mapping在膝關(guān)節(jié)軟骨退變中的臨床價值。材料和方法對46例患者(男26例，女20，平均年齡56歲)膝關(guān)節(jié)行3.0T MRI常規(guī)序列平掃及T2-mapping成像，對膝關(guān)節(jié)軟骨退變按ICRS標準分級，測量膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)髁、髕軟骨外側(cè)、內(nèi)側(cè)軟骨T2值。結(jié)果輕度OA組、重度OA組膝關(guān)節(jié)軟骨T2值高于正常組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；重度OA組關(guān)節(jié)軟骨T2值高于輕度組，但差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。結(jié)論膝關(guān)節(jié)軟骨退變隨病變的嚴重程度T2值增加，MR T2-mapping成像對OA的診療具有較高的臨床價值。

骨關(guān)節(jié)炎；膝關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)軟骨；磁共振成像；T2值

關(guān)節(jié)軟骨退變是骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)早期主要的病理生理學變化，常規(guī)MRI可用于診斷OA，無創(chuàng)性顯示其軟骨缺損及其鄰近骨質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。本研究對膝關(guān)節(jié)軟骨病變PDWI表現(xiàn)按照ICRS標準分級，測量膝關(guān)節(jié)軟骨T2值，比較不同MRI分級軟骨間T2值的差異。

1 資料與方法

1.1 研究對象選取2011年10月～2012年6月間臨床診斷膝關(guān)節(jié)OA患者46例，均在我院接受膝關(guān)節(jié)MR檢查的(男26例，女20例)，年齡44～68歲，平均年齡56歲。既往無膝關(guān)節(jié)骨折、炎性關(guān)節(jié)炎、膝關(guān)節(jié)腫瘤病史和手術(shù)史。所有檢查者MRI檢查前2h均無劇烈運動。

1.2 MR檢查應(yīng)用GE signal HDxt 3.0T磁共振掃描儀、8通道膝關(guān)節(jié)線圈。對所有患者行常規(guī)矢狀位FSE T1WI、矢狀位FRFSE T2WI/ PDWI、冠狀位FRFSE T2WI序列掃描。T2-mapping成像采用8回波FSE軸位掃描，掃描參數(shù)：TR=1000ms，TE=8.8ms/17.6ms/26.7ms/35. 3ms/44.1ms/52.9ms/61.8ms/70.6ms，層厚4.0mm，層間距2mm，F(xiàn)OV 16cm×16cm，矩陣320×192，NEX=1，掃描時間3.5min。

1.3 圖像評價采用ICRS標準[1]對矢狀位PDWI序列膝關(guān)節(jié)軟骨病變最顯著處進行分級：0級(正常)，軟骨表面光滑，信號均勻，軟骨下骨信號無異常；Ⅰ級，軟骨表面光滑，軟骨下骨局部高信號；Ⅱ級，軟骨表面局部缺損未及軟骨全層1/2；Ⅲ級，軟骨缺損深達全層1/2以上，Ⅳ級，軟骨全層缺損、剝脫，軟骨下骨裸露。將0級劃為正常組，將Ⅰ～Ⅱ級劃為OA輕度組，Ⅲ～Ⅳ級劃為OA重度組。由兩位主治以上醫(yī)師分別閱片，意見不一致時，協(xié)商后達成共識。

在GE ADW4.5工作站上處理圖像，由Functool軟件包生成T2-mapping色階圖，分別測量股骨內(nèi)側(cè)髁、外側(cè)髁、髕骨內(nèi)、外側(cè)軟骨的T2值，并以矢狀位PDWI序列為參照，在T2-mapping圖對應(yīng)區(qū)域勾畫興趣區(qū)(ROI)，測量時放大圖像，ROI避開關(guān)節(jié)液、軟骨下骨，盡量包括軟骨全層。

1.4 統(tǒng)計學方法采用SPSS16.0軟件進行統(tǒng)計學分析，測量結(jié)果以X-±s表示，單位ms，對MRI分級病變T2值差別采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)，方差不齊時采用Dunnett法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

46例患者中，正常組13例，輕度OA組19例，重度OA組14例，其關(guān)節(jié)軟骨T2值測量結(jié)果見表1。軟骨T2值統(tǒng)計學分析結(jié)果顯示，輕度OA組、重度OA組膝關(guān)節(jié)軟骨T2值均高于正常組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)重度OA組T2值高于輕度組，但組間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。T2-mapping圖顯示正常軟骨信號色階均勻，病變處軟骨色階信號不均，且可以顯示病變處軟骨缺損，測量T2值得結(jié)果顯示病變處軟骨T2值較正常組(MRI 0級)軟骨T2信號增高，軟骨缺損鄰近軟骨較正常軟骨T2值明顯增高(圖1-2)。

3 討 論

3.1 T2-mapping評價軟骨病變的原理T2-mapping成像采用多回波序列測量組織的T2值[2]，是目前應(yīng)用較為廣泛的軟骨MR生理成像技術(shù)[3]。關(guān)節(jié)軟骨軟骨成分的各向異性、水分子含量、蛋白多糖含量影響了軟骨的T2值[4]。關(guān)節(jié)軟骨損傷早期首先表現(xiàn)為細胞外基質(zhì)合成與分解失衡，軟骨表面膠原結(jié)構(gòu)的破壞及膠原纖維的排列方式改變，軟骨表面的摩擦及對水分子通透性的增加，均導(dǎo)致了軟骨T2值的升高；同時蛋白多糖合成受限且丟失過多。這一系列變化削弱了軟骨的負重能力，導(dǎo)致軟骨表面纖維化、形成裂縫，隨后軟骨變薄，體積縮小[5]。本研究中輕度OA組、重度OA組膝關(guān)節(jié)軟骨T2值較正常組均有升高，且重度OA組高于輕度組，與以往研究[6]中T2值隨著OA病變的嚴重程度而增加的結(jié)論相符。

表1 正常組、輕度OA組、重度OA組膝關(guān)節(jié)軟骨平均T2值（單位ms，± s）

表1 正常組、輕度OA組、重度OA組膝關(guān)節(jié)軟骨平均T2值（單位ms，± s）

分組 股骨外側(cè)髁 股骨內(nèi)側(cè)髁 髕骨外側(cè) 髕骨內(nèi)側(cè)正常組 34.65±3.02 37.06±5.25 32.50±2.99 32.61±2.99輕度OA組 44.04±8.12 44.46±6.37 44.41±6.90 46.80±7.04重度OA組 49.63±9.61 48.60±5.71 48.36±10.52 50.56±6.70

圖1 患者男，48歲，右膝關(guān)節(jié)外傷后疼痛3天，A.矢狀位PDWI是右膝關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)規(guī)整，信號均勻；B.軸位T2-mapping圖髕軟骨信號色階均勻，邊緣光滑，興趣區(qū)（ROI）T2值分別為30.257ms、34.103ms 圖2 患者男，70歲，右膝關(guān)節(jié)疼痛2年，運動受限，A矢狀位PDWI/Fs圖像右髕骨下緣內(nèi)側(cè)及股骨內(nèi)側(cè)髁軟骨局部缺損（箭），為MRI Ⅲ級軟骨病變；B.軸位T2-mapping圖髕軟骨信號色階不均勻，輪廓不整，髕骨內(nèi)側(cè)軟骨局部缺損（箭），鄰近軟骨T2值明顯增高，分別為56.220ms、54.538ms

3.2 膝關(guān)節(jié)T2-mapping的臨床研究膝關(guān)節(jié)的T2-mapping的臨床研究通常用膝關(guān)節(jié)X線平片作對照，采用Kellgren-Lawrence(KL)評估方法對OA嚴重程度分級[7]，認為T2-mapping可以有效的應(yīng)用于OA的臨床診斷和評估。傳統(tǒng)的X線平片無法直接顯示膝關(guān)節(jié)軟骨，對早期OA的診斷和評估不夠敏感[8]。OA早期軟骨沒有發(fā)生形態(tài)學變化前其T2值會增高[9]，本研究在常規(guī)膝關(guān)節(jié)矢狀位PDWI圖像觀察關(guān)節(jié)軟骨病變，參照國際關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)協(xié)會ICRS標準對軟骨病變進行MR分級，測量其關(guān)節(jié)軟骨各部位T2值，較為客觀。

T2-mapping圖根據(jù)軟骨信號的色階差異，直觀的顯示軟骨T2值分布特征，顯示常規(guī)序列膝關(guān)節(jié)軟骨缺損病變的同時，并可以定量分析鄰近軟骨T2值。本研究中正常組T2-mapping軟骨色階均勻，輕度組、重度OA組關(guān)節(jié)軟骨T2-mapping圖色階混雜，直觀的顯示輕度OA組、重度OA組較正常組定量T2值的差異，與國內(nèi)外相關(guān)報道類似[10,11]。

本研究的局限性：本研究樣本含量相對較少，且沒有手術(shù)或病理組織學證實，單純應(yīng)用T2-mapping技術(shù)評價關(guān)節(jié)軟骨在目前階段仍受諸多因素影響，本研究仍然不可避免，多種MRI成像技術(shù)如T1ρ成像技術(shù)、關(guān)節(jié)軟骨延遲增強[9]等的聯(lián)合應(yīng)用及大樣本量的研究將會提高T2-mapping對OA診斷的準確性和重復(fù)性。

綜上所述，關(guān)節(jié)軟骨磁共振T2-mapping是一種無創(chuàng)性關(guān)節(jié)軟骨分子成像技術(shù)，關(guān)節(jié)軟骨的T2值變化可以用來量化評估OA的軟骨變化，對臨床早期診斷、治療和評估OA療效具有重要價值。

1. Brittberg M, Winalski C S. Evaluation of cartilage injuries and repair[J]. J Bone Joint Surg Am,2003,85-A Suppl 2:58-69.

2. Glaser C. New techniques for cartilage imaging: T2 relaxation time and diffusionweighted MR imaging[J]. Radiol Clin North Am,2005,43(4):641-653.

3. 周智洋，單鴻，鄒學農(nóng)，等. 7.0T磁共振關(guān)節(jié)軟骨T2弛豫時間圖與量化分析的實驗研究[J]. 中國醫(yī)學影像技術(shù),2008,24(2):171-175.

4. Smith H E, Mosher T J, Dardzinski B J, et al. Spatial variation in cartilage T2 of the knee[J]. J Magn Reson Imaging,2001,14(1):50-55.

5. Watrin-Pinzano A, Ruaud J P, Olivier P, et al. Effect of proteoglycan depletion on T2 mapping in rat patellar cartilage[J]. Radiology,2005,234(1):162-170. 6. David-Vaudey E, Ghosh S, Ries M, et al. T2 relaxation time measurements in osteoarthritis[J]. Magn Reson Imaging,2004,22(5):673-682.

7. 陳家祥,宋桂芳,馬巖等.退行性膝關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨損傷的MRI表現(xiàn)[J].中國CT和MRI雜志,2008,6(2):55-57.

8. Raynauld J P. Quantitative magnetic resonance imaging of articular cartilage in knee osteoarthritis[J]. Curr Opin Rheumatol,2003,15(5):647-650.

9. Li X, Benjamin M C, Link T M, et al. In vivo T(1rho) and T(2) mapping of articular cartilage in osteoarthritis of the knee using 3 T MRI[J].Osteoarthritis Cartilage,2007,15(7):789-797.

10.胡娜，張燕，盛敏，等.基于磁共振分級的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨T2圖[J].中國醫(yī)學科學院學報,2011,33(2):169-174.

11.Kijowski R, Blankenbaker D G, Munoz D R A, et al. Evaluation of the articular cartilage of the knee joint: value of adding a T2 mapping sequence to a routine MR imaging protocol[J]. Radiology,2013,267(2):503-513.

(本文編輯: 汪兵)

The Clinical Value of 3.0 T MRI T2-Mapping Imaging In the Knee Cartilage Degeneration

LONG Bin, DONG Jin, SONG Shao-hui,et al., Department of Radiology, Wuhan No.1 Hospital, Wuhan 430022, China

Objective The aim was to explore the clinical value of T2-mapping in the quantification of degenerative cartilage change at the knee.Methods The study group consisted of 46 patients (26 male and 20 female with average age of 56 years) who underwent MR imaging of knee joint. MR imaging was performed at 3.0 T by using a routine protocol with the addition of an axis T2-mapping sequence. The T2 values In four knee cartilage compartments (the medial and lateral femur and patella) was measured respectively.Results All cartilage compartments showed significant (P＜0.05) increase in T2 values between OA group and normal group, but no significant (P＞0.05) were found between mild OA group and severe OA group.Conclusion Femoral and patella cartilage T2 values increase with the severity of OA, MRI T2-mapping is valuable for diagnosis and monitoring osteoarthritis.

Osteoarthritis; Knee Joint; Articular Cartilage; Magnetic Resonance Imaging; T2 Value

R681.3；R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.01.28

2014-12-10

龍 斌