腰椎內(nèi)固定術(shù)后椎間盤T2-mapping成像的可行性和可重復(fù)性＊

廣東省佛山市中醫(yī)院MRI室(廣東 佛山 528000)

黃耀渠 趙曉梅 伍瓊慧 秦紅衛(wèi)

腰椎內(nèi)固定術(shù)后椎間盤T2-mapping成像的可行性和可重復(fù)性＊

廣東省佛山市中醫(yī)院MRI室(廣東 佛山 528000)

黃耀渠 趙曉梅 伍瓊慧 秦紅衛(wèi)

目的 探討腰椎內(nèi)固定術(shù)后T2-mapping成像定量評估鄰近節(jié)段椎間盤退變的可行性和可重復(fù)性。方法 24例患者于腰椎內(nèi)固定術(shù)前1周內(nèi)及術(shù)后6-8周分別行腰椎MR T2-mapping成像檢查，并測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值。比較同一觀察者不同時間和不同觀察者之間測量結(jié)果的可重復(fù)性。結(jié)果 24例患者均成功測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值。內(nèi)固定近側(cè)鄰近椎間盤髓核術(shù)前和術(shù)后的T2值分別為93.2±22.3ms和95.5±20.1ms，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=-1.00，P＞0.05)。遠(yuǎn)側(cè)鄰近椎間盤髓核術(shù)前和術(shù)后的T2值分別為87.9±27.7ms和83.7±23.0ms，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.77，P＞0.05)。同一觀察者或不同觀察者間的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)為0.85-0.94(P＜0.01)。結(jié)論 腰椎內(nèi)固定術(shù)后T2-mapping成像測量T2值是可行的，且可重復(fù)性高，有助于定量評估鄰近節(jié)段椎間盤的退變情況。

椎間盤退變；T2弛豫時間；內(nèi)固定；磁共振成像

內(nèi)固定術(shù)已經(jīng)成為眾多脊柱疾患的“標(biāo)準(zhǔn)”治療方法，但也可導(dǎo)致或加速鄰近節(jié)段退變[1]。鄰近節(jié)段退變是嚴(yán)重影響腰椎手術(shù)療效的潛在危險因素，需要早期明確診斷以進(jìn)行干預(yù)。影像學(xué)診斷方法在很大程度上決定了能否早期診斷。MRI檢查對椎間盤退變性病變具有較高準(zhǔn)確性[2]，但常規(guī)T2WI是非定量的方法，容易受到主觀偏差的影響，而新的定量MR方法，包括T2-mapping成像、T1ρ成像[3]、彌散加權(quán)成像[4]等，正越來越受到臨床的重視。T2-mapping成像是最為常用的定量方法之一，可以通過測量T2值(即T2弛豫時間值)定量評估早期椎間盤退變[5-9]，在內(nèi)固定術(shù)后監(jiān)測、評價鄰近椎間盤退變等方面有潛在價值。

然而，金屬內(nèi)固定導(dǎo)致的磁化率偽影會不可避免的影響圖像質(zhì)量[10-11]，但是否會對T2值測量產(chǎn)生不利影響尚未見文獻(xiàn)報道。為了明確鈦合金內(nèi)固定對T2-mapping成像的影響，本文擬通過分析一組腰椎內(nèi)固定術(shù)患者的T2-mapping成像資料，探討測量T2值的可行性和可重復(fù)性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料根據(jù)以下納入和排除標(biāo)準(zhǔn)選擇患者入組研究。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)因L3～S1椎間盤突出或滑脫癥行鈦合金融合內(nèi)固定術(shù)，(2)術(shù)前1周內(nèi)及術(shù)后6～8周行T2-mapping檢查；排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在脊柱腫瘤、壓縮骨折、脊柱畸形或其他影響椎間盤觀察的疾病，(2)女性患者節(jié)育環(huán)偽影明顯干擾椎間盤者。最后共有24例患者納入研究。其中男性14例，女性10例，年齡25～59歲，平均43.1歲。

1.2 MRI檢查每位患者均于術(shù)前1周內(nèi)及術(shù)后6～8周分別作MRI檢查。我們設(shè)定術(shù)后檢查的時間間隔為6～8周的原因在于此時期患者的腰椎術(shù)后出血水腫已經(jīng)基本吸收，而鄰近椎間盤尚未發(fā)生明顯的繼發(fā)退變。MR檢查采用西門子Avanto 1.5T超導(dǎo)型磁共振儀，使用脊柱相控陣線圈，檢查均在20∶30-22∶30時間段進(jìn)行，掃描前避免劇烈運(yùn)動并平躺30分鐘?；颊哐雠P位，頭先進(jìn)?；緬呙鑵?shù)包括：(1)常規(guī)矢狀位TSE T2WI掃描，TR/TE＝3000.0ms/96.0ms；(2)T2弛豫時間測量：采用多回波自旋回波序列完成，TR＝1200.0ms，TE自13.8～69.0ms，回波間隙13.8ms。FOV280mm×280mm，層厚3mm、間隔20%，頻率編碼方向為“前后向”。

1.3 T2值測量

1.3.1 測量部位：本研究的分析部位為金屬內(nèi)固定毗鄰的第一個椎間盤，其中近側(cè)椎間盤為內(nèi)固定近節(jié)頭側(cè)毗鄰的第一個椎間盤，遠(yuǎn)側(cè)椎間盤為內(nèi)固定遠(yuǎn)節(jié)尾側(cè)毗鄰的第一個椎間盤。對于L5-S1內(nèi)固定患者，則僅測量L4-5椎間盤。

1.3.2 數(shù)據(jù)測量：在Syngo工作站利用“T2值測量”功能重建出腰椎矢狀位正中層面T2圖。以髓核中部為中心設(shè)置面積80～100mm2的橢圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)測量髓核的T2值。由1位高年資的MRI醫(yī)師(觀察者A)先測量內(nèi)固定術(shù)前、后相應(yīng)椎間盤髓核的T2值，每一椎間盤分別測量3次取其平均值。間隔2周后，由同一醫(yī)師用相同方法在術(shù)后圖像上重復(fù)測量。同時由另1名相似資歷的MRI醫(yī)師(觀察者B)用相同方法在術(shù)后圖像上進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義：(1)采用配對t檢驗分析同一椎間盤內(nèi)固定術(shù)前、術(shù)后T2值的差異，其中術(shù)后T2值取第1位醫(yī)師的第一次測量數(shù)據(jù)。(2)對于同一觀察者不同時間及不同觀察者的測量值，運(yùn)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass

correlation coefficient,ICC)評估結(jié)果的重復(fù)性，ICC＜0.4提示重復(fù)性差，0.4≤ICC≤0.75提示重復(fù)性較好，ICC＞0.75提示有非常好的重復(fù)性。

2 結(jié) 果

24患者均完成了T2值測量，包括L3-4內(nèi)固定患者3例，L4-5內(nèi)固定患者12例，L5-S1內(nèi)固定患者9例。最后納入分析者共有39個椎間盤，包括近側(cè)椎間盤24個，遠(yuǎn)側(cè)椎間盤15個。

在矢狀位的T2-mapping原始圖像上，內(nèi)固定釘位于椎弓根層面。磁化率偽影位于內(nèi)固定的周圍，呈前后走行的條狀極低信號，邊緣見高信號，并見鄰近結(jié)構(gòu)的變形；隨TE時間延長磁化率偽影范圍略有擴(kuò)大趨勢。24例患者中，2例近側(cè)鄰近節(jié)段終板及椎間盤下緣可見輕度的磁化率偽影，其余鄰近節(jié)段的椎間盤顯示清晰，未見明確偽影干擾(圖1-5)。在設(shè)置測量ROI的正中層面圖像上，24例患者的各TE時間原始圖像均未見內(nèi)固定釘影，亦未見明顯的磁化率偽影，相應(yīng)的椎間盤及終板結(jié)構(gòu)顯示清晰(圖6-10)，重建的T2圖上亦未見明顯的磁化率偽影。

經(jīng)測量，內(nèi)固定近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)鄰近椎間盤髓核術(shù)前和術(shù)后的T2值見表1，各測量區(qū)的術(shù)前、術(shù)后T2值均無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。同一觀察者內(nèi)部和不同觀察者間的ICC見表2，各次測量間的ICC均大于0.75(0.85～0.94，P均＜0.01)。

3 討 論

3.1 T2-mapping評估椎間盤退變的價值內(nèi)固定術(shù)可以導(dǎo)致鄰近節(jié)段退變已經(jīng)為臨床所認(rèn)識和重視[1]。目前內(nèi)固定術(shù)后鄰近節(jié)段退變的診斷仍停留在X光平片和常規(guī)MRI所顯示的宏觀形態(tài)變化上，難以發(fā)現(xiàn)早期的退變。然而，早期椎間盤退變才是臨床最為關(guān)心的問題，對于臨床治療和監(jiān)測具有重要的意義?；瘜W(xué)成分的變化是椎間盤退變的最早變化之一[3]，T2-mapping成像通過測量T2值，能監(jiān)測椎間盤基質(zhì)中水、膠原纖維、蛋白多糖等化學(xué)成分的動態(tài)變化[5]，為定量分析椎間盤早期退變提供了新途徑。研究已經(jīng)證實(shí)，無論是無癥狀志愿者還是腰痛患者，T2-mapping技術(shù)均能定量評價椎間盤的退變情況，更重要的是測量T2值能很好的區(qū)分PfirrmannⅠ、Ⅱ和Ⅲ級椎間盤，表明T2-mapping技術(shù)在形態(tài)發(fā)生變化之前就能敏感的發(fā)現(xiàn)椎間盤早期退變[8-9]，具有監(jiān)測椎間盤從正常向早期退變演變過程的能力。

表1

表1

測量區(qū) 內(nèi)固定術(shù)前T2值 內(nèi)固定術(shù)后T2值 t值 P值近側(cè)鄰近椎間盤(n=24) 93.2±22.3 95.5±20.1 -1.00 0.328遠(yuǎn)側(cè)鄰近椎間盤(n=15) 87.9±27.7 83.7±23.0 1.77 0.098

表2 同一觀察者內(nèi)部和不同觀察者間的ICC*

3.2 腰椎內(nèi)固定術(shù)后T2-mapping成像的可行性鈦合金內(nèi)固定雖然是非鐵磁性材料，但仍會導(dǎo)致磁化率偽影，使得周圍信號明顯減弱或增強(qiáng)，并可伴有組織的變形[11]，因此在腰椎內(nèi)固定患者進(jìn)行T2-mapping成像時，需要通過合理的手段減輕偽影、改善圖像質(zhì)量以獲得可靠的數(shù)據(jù)。減輕偽影的方法較多，包括縮短TE、增加矩陣、增加接收帶寬及調(diào)整頻率編碼方向等[10-11]。本研究在不改變圖像質(zhì)量和對比度的前提下，主要通過以下兩個方面來減輕偽影的不利影響：(1)頻率編碼方向的設(shè)置。鈦合金植入物的偽影很大程度上與其形狀及方向有關(guān)[11]，黃群等[10]的研究證實(shí)，偽影主要影響頻率編碼方向上的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整頻率編碼方向與螺釘長軸一致時可以控制偽影在較小的范圍。本組研究表明，當(dāng)頻率編碼方向設(shè)置為螺釘?shù)拈L軸走行方向(即前后向)時，偽影也沿螺釘長軸走行，對垂直方向上的椎間盤影響較小。(2)測量層面的選擇。我們選擇椎間盤正中層面測量髓核的T2值，一方面由于該層距離內(nèi)固定釘最遠(yuǎn)，在空間上最大程度減少了磁化率偽影的影響；另一方面該層是椎間盤的最大層面，較少受部分容積效應(yīng)的影響，測量值的可靠性高。通過實(shí)施上述掃描、測量方案，本組24例患者均成功測量了髓核的T2值。我們比較了患者術(shù)前和術(shù)后鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值，結(jié)果顯示無論是近側(cè)椎間盤還是遠(yuǎn)側(cè)椎間盤，其術(shù)前及術(shù)后的髓核T2值并無明顯的變化，提示金屬內(nèi)固定未對髓核的T2值測量產(chǎn)生顯著的不利影響，因此我們認(rèn)為采用T2-mapping技術(shù)評價腰椎內(nèi)固定術(shù)后鄰近節(jié)段椎間盤的退變是可行的。

3.3 腰椎內(nèi)固定術(shù)后T2值測量的可重復(fù)性內(nèi)固定術(shù)后鄰近節(jié)段退變的發(fā)生、發(fā)展是一個慢性的過程，時間跨度長[1]，臨床需要動態(tài)觀察椎間盤T2值的變化情況，因此我們還進(jìn)一步探討了T2值測量的信度。結(jié)果顯示，T2值是定量數(shù)據(jù)，不易受觀察者主觀因素的影響，無論是觀察者內(nèi)部還是觀察者之間，內(nèi)固定術(shù)后測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核T2值的一致性和可重復(fù)性都很高，與Stelzeneder等[7]的研究類似，提示T2-mapping是術(shù)后隨訪的可靠手段。

綜上所述，腰椎內(nèi)固定術(shù)后行T2-mapping成像測量椎間盤髓核T2值來評估椎間盤退變是可行的，且可重復(fù)性高，是腰椎內(nèi)固定術(shù)后監(jiān)測和評價鄰近節(jié)段椎間盤退變的一種新的無創(chuàng)性、定量方法。

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(本文編輯: 張嘉瑜)

MR T2-mapping of Intervertebral Disk after Internal Fixation Surgery of Lumbar Spine:A Feasibility and Reproducibility Study*

HUANG Yao-qu, ZHAO Xiao-mei, WU Qiong-hui et al., Room of MRI, Foshan Hospital of Traditional Chinese Medicine, Foshan 528000, Guangdong, China

Objective To explore the feasibility and reproducibility of MR T2-mapping technique in evaluating intervertebral disk degeneration of adjacent segment after internal fixation surgery.Methods Within 1 week preoperatively and 6 to 8 weeks postoperatively,24 patients were underwent T2-mapping examination. The T2 value of nucleus pulposus was measured by two senior MRI radiologists. To assess the reproducibility of this evaluation, inter-and intra-observer statistics were performed.Results The T2 values of 24 patients were measured successfully. The preand postoperative T2 values of the adjacent proximate disks were 93.2±22.3ms and 95.5±20.1ms respectively (t=-1.00,P＞0.05),and the pre- and postoperative T2 values of the adjacent distal disks were 87.9±27.7ms and 83.7±23.0ms(t=1.77,P＞0.05). The inter- and intra-observer analysis yielded intraclass correlation coefficients (ICC) for measures in a range from 0.85 to 0.94(P＜0.01).Conclusion MR T2-mapping examination after internal fixation surgery is feasible, it will be a potential quantitative method in evaluating intervertebral disk degeneration of adjacent segment for its excellent reproducibility.

Intervertebral Disk Degeneration; T2 Relaxation Time; Internal Fixation; Magnetic Resonance Imaging

R445.2;R684

A

廣東省醫(yī)學(xué)科研基金課題(編號：A2013680)，佛山市科技局醫(yī)學(xué)攻關(guān)課題(編號：201308015)

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.11.033

黃耀渠

2015-10-07