探討MR T2 mapping序列掃描在脊柱結(jié)核中的應(yīng)用價值

楊培培，鄭歡露，李白艷

新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 影像中心，新疆 烏魯木齊 830054

探討MR T2 mapping序列掃描在脊柱結(jié)核中的應(yīng)用價值

楊培培，鄭歡露，李白艷

新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 影像中心，新疆 烏魯木齊 830054

目的結(jié)合MR常規(guī)成像，探討MR T2 mapping序列掃描在脊柱結(jié)核病變中的影像特征、T2值范圍及其應(yīng)用價值。方法收集本院20例脊柱結(jié)核患者50個病變椎體、20例椎旁冷膿腫作為病例組，并以50個病變臨近正常的椎體作為自身對照，50個正常椎體作為正常對照組，分別測量各椎體的T2值，并自動生成偽彩圖。結(jié)果對照組正常椎體、病變椎體、病變臨近正常椎體、椎旁冷膿腫的T2值分別為（77.09±4.45）、（110.80±14.84）、（69.84±9.69）、（380.33±31.47）ms，病變椎體分別與病變臨近正常椎體和對照組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P＜0.01。結(jié)論T2值的測量和T2 mapping偽彩圖可以從定量的角度為脊柱結(jié)核的早期診斷提供有價值的信息，并為椎體病變的鑒別診斷奠定基礎(chǔ)。

脊柱結(jié)核；椎體；磁共振；T2 mapping；T2值

引言

T2 mapping序列作為一項(xiàng)能夠反映生物組織分子水平微觀變化的無創(chuàng)性多回波序列，不僅能直接觀察病灶的信號變化，還能定量測定T2值，對病變進(jìn)行量化分析[1]。由于T2值對組織的各向異性（如膠原蛋白基質(zhì)的走行），膠原纖維的密度及水含量變化較敏感，目前該序列常被用于檢測軟骨的損傷和退變[2]、椎間盤退變[3]、急性心肌梗塞[4]等，但針對骨髓的研究較少，用于脊柱結(jié)核的研究，筆者尚未見詳細(xì)報(bào)道。另外T2 mapping偽彩圖可通過色階的變化從結(jié)構(gòu)形態(tài)成像直接觀察關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)和骨髓的異常[5]。

因此，筆者前瞻性研究了20例脊柱結(jié)核患者M(jìn)R常規(guī)序列及T2 mapping序列成像，根據(jù)T2值受組織內(nèi)水含量變化而變化的原理，通過測量病變椎體、病變臨近的正常椎體及對照組椎體骨髓的T2值，為脊柱結(jié)核的早期檢出及定量診斷提供理論依據(jù)及實(shí)用檢查方法。

1 材料與方法

1.1 研究對象

（1）病例組。前瞻性收集我院2016年1月～2016年6月經(jīng)臨床活檢、手術(shù)病理證實(shí)的20例脊柱結(jié)核患者，其中男13例，女7例，年齡17～78歲，平均49.1歲。所有患者均在施加干預(yù)措施前進(jìn)行MR常規(guī)及T2 mapping序列掃描，并簽署知情同意書。

（2）對照組。選取20例無脊柱疾病及其他影響脊柱的重要疾病的正常志愿者作為對照組，其中男10例，女10例，年齡20～40歲，平均29.3歲。同時以病變相鄰正常椎體作為自身對照組。

1.2 儀器與方法

（1）儀器設(shè)備。應(yīng)用由西門子公司生產(chǎn)的的1.5T磁共振掃描儀，梯度場40 mT/m，切換率150 T/(ms)，運(yùn)用脊柱線圈進(jìn)行各椎體常規(guī)序列及T2 mapping序列的掃描。

（2）檢查方法。所有患者均取仰臥位，分別對患者進(jìn)行常規(guī)矢狀位T1、T2加權(quán)序列、T2加權(quán)壓脂序列、軸位T2加權(quán)序列及T2 mapping序列（TE取26.0、52.0、78.0、104.0、130.0 ms）并自動生成偽彩圖的掃描。掃描序列及詳細(xì)參數(shù)，見表1。

表1 所有患者M(jìn)R常規(guī)序列和T2 mapping 序列的掃描參數(shù)

1.3 資料分析

（1）MRI表現(xiàn)分析。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科醫(yī)師分別觀察并確定病變組病變的部位、數(shù)量、范圍、形態(tài)及在各序列上的信號特征，如有分歧，加入第三個醫(yī)師共同商討達(dá)成統(tǒng)一。

（2）感興趣區(qū)的選擇。利用西門子公司圖像后處理的Functool 2軟件，對病變部位在T2 mapping 序列上的信號特征進(jìn)行分析，并測量T2值。結(jié)合常規(guī)核磁的信號特點(diǎn)，病變組的感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）為顯示椎體病變范圍最大的3個層面分別劃取椎體破壞相對較輕的區(qū)域，測量時在鎖定區(qū)域后將圖像放大，并盡量避開偽影、血管、硬化區(qū)及骨皮質(zhì)；病變臨近的正常椎體和對照組ROI選在顯示椎體信號強(qiáng)度最均勻的連續(xù)3個層面內(nèi)，并采用復(fù)制粘貼的方法盡量保持同一患者的ROI外形、大小及解剖位置一致，并重復(fù)測量3次，取平均值。

（3）T2 值和T2圖經(jīng)MR掃描儀得到的一系列T2WI原始圖像，自動計(jì)算并生成T2 mapping偽彩圖，其計(jì)算原理是按照下面公式[5]進(jìn)行：

公式中SI表示信號強(qiáng)度（Signal Intensity），SI0表示t=0時的信號強(qiáng)度，T2ij表示ij坐標(biāo)上的T2時間常數(shù)。在公式中代入T2ij數(shù)據(jù)，就可以自動計(jì)算生成T2 mapping偽彩圖。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

分別測量病變、周圍相對正常椎體及對照組椎體的T2值，數(shù)據(jù)以（±s）表示，計(jì)算95%參考值范圍。病變椎體與周圍相對正常椎體之間采用配對樣本t檢驗(yàn)，病變椎體與對照組采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2～3。

表3 病例組與周圍相對正常椎體骨髓T2值的比較

2 結(jié)果

2.1 一般MR表現(xiàn)

主要觀察分析各序列圖像上脊柱結(jié)核的形態(tài)、信號特點(diǎn)、病灶范圍、椎間盤異常改變及受累情況、椎旁軟組織異常改變及病變累及椎管等的情況。

20例脊柱結(jié)核共侵犯50個椎體，其中受累腰椎29個，胸椎13個，頸椎5個，骶椎3。病變椎體主要表現(xiàn)為骨髓水腫及相鄰骨質(zhì)破壞，其中有4個椎體未出現(xiàn)明顯的骨質(zhì)破壞，僅表現(xiàn)為骨髓水腫，上述病變椎體在T1WI上呈混雜低信號或均勻低信號，在T2WI上為多呈混雜稍高信號，部分呈均勻高信號，在T2壓脂序列上病灶顯示更清楚；受累椎間盤正常形態(tài)消失，在T1WI上呈低信號，在T2WI上信號增高；所有病例均形成椎旁冷膿腫，在T1WI上呈不均勻等信號或低信號，在T2WI上呈混雜稍高信號或均勻稍高信號，范圍較廣，其中部分累及椎管。

2.2 T2值的測量

在T2 mapping偽彩圖上正常椎體顯示為較均勻的藍(lán)色色階，病變椎體及椎旁冷膿腫均顯示為紅綠藍(lán)的混雜色階[6]，見圖1。對照組、病變椎體、臨近正常椎體、椎旁冷膿腫的T2值，見表4。病變椎體分別與臨近正常椎體和對照組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=28.700、15.388，P＜0.001），病變椎體的T2值明顯高于正常椎體。

表4 各組椎體和椎旁膿腫的T2值（ms）

圖1 腰椎T2 mapping矢狀位和冠狀位

3 討論

脊柱結(jié)核（Spinal Tuberculosis，ST）約占骨骼及肌肉系統(tǒng)結(jié)核的50%，好發(fā)于兒童和青年人，其中男性多于女性[7]。脊柱結(jié)核好發(fā)于椎體，主要是因?yàn)椋孩?椎體的負(fù)重較大，容易勞損；② 椎體主要為松質(zhì)骨；③ 椎體上肌肉附著較少；④ 椎體的滋養(yǎng)動脈多為終末動脈，致使結(jié)核桿菌以逗留，而椎間盤無血管組成，故病變早期一般不會累及椎間盤。

典型的脊柱結(jié)核MRI表現(xiàn)較具特征性，但不典型和早期脊柱結(jié)核臨床表現(xiàn)缺乏特異性，隱匿性較強(qiáng)，一些實(shí)驗(yàn)室檢查為陰性，容易被忽視而延誤了患者的最佳治療。本研究中即有4例僅表現(xiàn)為單個或多個椎體骨髓水腫、輕度骨質(zhì)破壞，椎間盤未見明顯異常，因此現(xiàn)階段急需影像醫(yī)師熟悉掌握不典型和早期脊柱結(jié)核的影像學(xué)特征。

T2 mapping序列是一種無創(chuàng)性多回波序列，可以定量測定組織橫向弛豫時間（即T2值），間接反映組織結(jié)構(gòu)的各向異性、空間構(gòu)成信息及病理生理情況下各組織間水分子的變化，可先于形態(tài)學(xué)變化前就檢測出組織分子水平的生理學(xué)改變，因此可用于檢測組織中水分子的微小變化[8-9]。T2弛豫時間是指橫向磁化馳豫相衰減到最大信號強(qiáng)度37%需要的時間，可用T2馳豫時間圖進(jìn)行量化[10-11]。T2馳豫時間圖成像，是對每一個像素的T2馳豫時間曲線進(jìn)行的處理，獲得T2馳豫時間圖的技術(shù)過程，反映干擾射頻脈沖后，受到應(yīng)激的細(xì)胞核在相移改變時間及信號衰減變化[12]。Pai 等[13]研究對比了幾個序列，考慮到掃描時間、信噪比及圖像清晰度等原因，認(rèn)為SE及FSE序列均比較理想，本次研究采用自旋回波（Fast Spinecho，F(xiàn)SE）序列，每次激發(fā)使用相同的TR 2400 ms，TE取26.0、52.0、78.0、104.0、130.0 ms等5個不同時間。

目前，T2 mapping偽彩圖用于骨髓的研究較少。而脊柱結(jié)核病變首先發(fā)生于椎體，早期即可出現(xiàn)骨髓水腫，椎體內(nèi)水分明顯增多，隨著結(jié)核桿菌進(jìn)入血供豐富的椎體松質(zhì)骨，導(dǎo)致椎體骨質(zhì)破壞，形成膿液及液化壞死區(qū)，椎體內(nèi)水分仍然很高，最終可累及椎間盤。但目前MRI上評價骨髓水腫的程度主要靠主觀目測，缺乏客觀數(shù)據(jù)，對炎癥的程度和治療效果的檢測缺乏量化的標(biāo)準(zhǔn)[14]。但T2值不同，它對周圍組織環(huán)境的變化非常敏感，只要ROI周圍環(huán)境發(fā)生哪怕細(xì)胞水平的改變，T2值就會發(fā)生改變。

楊澤宏等[14]曾應(yīng)用T2圖研究正常人骶髂關(guān)節(jié)骨髓T2值，得出正常人骶髂關(guān)節(jié)骨髓含水量的高低，即骶髂關(guān)節(jié)髂骨側(cè)骨髓的T2值高于骶骨側(cè)，并高于L5椎體靠近下終板骨髓的T2值（L5椎體84.81 ms）。本研究表明正常人的椎體骨髓T2值為（77.09±4.45）ms，與該研究相符，且病變椎體骨髓T2值高于正常椎體，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。究其原因可能是結(jié)核桿菌對椎體造成破壞，歷經(jīng)一個復(fù)雜的炎性病理過程（滲出、增生和壞死），可不同程度地導(dǎo)致椎體充血、水腫，細(xì)胞外含水量增加，且當(dāng)椎體骨質(zhì)破壞時，骨小梁排列紊亂，結(jié)構(gòu)疏松，T2弛豫時間延長，T2值增高。在本研究中椎旁膿腫的T2值明顯高于病變椎體，是因?yàn)槟撘褐心z原蛋白、蛋白多糖及水分子含量明顯增加。但本組病例中，由于大部分受累椎間盤與鄰近被破壞的椎體相互融合顯示不清，未對此進(jìn)行測量。本研究收入的病例組患者中，T2 mapping偽彩圖上顯示病灶范圍較常規(guī)序列大，且有4個椎體在常規(guī)壓脂序列上沒有看到明顯的骨髓水腫，但在T2 mapping偽彩圖上可以看到色階變化，且T2值升高，與甄濤[15-16]研究一致。

盡管有如此結(jié)果，但由于本研究納入樣本量較少，MR T2 mapping序列掃描對脊柱結(jié)核診斷及鑒別診斷的價值究竟有多大，尚需擴(kuò)大樣本量作進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

綜上所述，T2值的測量和T2 mapping偽彩圖從定量的角度為脊柱結(jié)核疾病的診斷提供豐富的信息，旨在將脊柱結(jié)核的診斷從以往看重大體形態(tài)改變引向注重微觀、形態(tài)與功能的方向。隨著T2 mapping序列應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，在骨骼系統(tǒng)中的應(yīng)用必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，為椎體病變的診斷及鑒別診斷奠定基礎(chǔ)。

[1] Dardzinski BJ, Laor T,Schmithorst VJ,et al.Mapping T2 relaxation time in the pediatric knee: feasibility with a clinical 1.5-T MR imaging system[J].Radiology,2002,225(1):233-239.

[2] 宋玲玲,梁碧玲,沈君,等.MR T2圖評價膝關(guān)節(jié)軟骨的初步探討[J].中華放射學(xué)雜志,2008(3):231-235.

[3] Takashima H,Takebayashi T,Yoshimoto M,et al.Correlation between T2 relaxation time and intervertebral disk degeneration[J]. Skeletal Radiol,2011,41(2):163-167.

[4] Ferreira VM,Piechnik SK,Dall’Armellina E,et al.Non-contrast T1-mapping detects acute myocardial edema with high diagnostic accuracy: a comparison to T2-weighted cardiovascular magnetic resonance[J].J Cardiov Magn Reso,2012,14(1):187-193.

[5] 崔倩.T2 mapping偽彩圖及T2值對髕軟骨損傷的診斷價值研究[D].大連:大連醫(yī)科大學(xué),2013.

[6] 張平,郭瑞敏,金騰,等.RSNA2013骨骼肌肉影像學(xué)[J].放射學(xué)實(shí)踐,2014,29(2):120-123.

[7] 劉曉晨.多種影像學(xué)聯(lián)合組織病理學(xué)檢查對脊柱結(jié)核早期的評價[D].烏魯木齊:新疆醫(yī)科大學(xué),2014.

[8] Mosher TJ,Dardzinski BJ.Cartilage MRI T2 Relaxation Time Mapping: Overview and Applications[J].Semin Musculoskel, 2005,8(4):355-368.

[9] 李爍.全身磁共振彌散加權(quán)成像的動物模型及臨床初步研究[D].北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué),2007.

[10] Choi JA,Gold GE.MR imaging of articular cartilage physiology[J]. Magn Reson Imaging,2011,19(19):249-282.

[11] 陰駿.MRI矢狀位T2圖在腰椎間盤分級中的應(yīng)用和量化分析[D].廣州:廣州醫(yī)學(xué)院,2010.

[12] Potter HG,Black BR,Le RC.New techniques in articular cartilage imaging[J].Clin Sport Med,2009,28(1):77-94.

[13] Pai A,Li X,Majumdar S.A comparative study at 3 T of sequence dependence of T2 quantitation in the knee[J].Magn Reson Imaging,2008,26(9):1215-1220.

[14] 楊洚宏,蔣偉,陳建宇,等.正常人骶髂關(guān)節(jié)骨髓T2值初步探討[J].影像診斷與介入放射學(xué),2013,(5):361-363.

[15] 甄濤.磁共振T2 mapping序列在診斷強(qiáng)直性脊柱炎早期骶髂關(guān)節(jié)炎上的應(yīng)用[D].武漢:華中科技大學(xué),2013.

[16] 吳斌,金彪,殷勝利.磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像中感興趣區(qū)大小對鑒別椎體良惡性病變的影響[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2013, 24(10):722-725.

Application Value of Magnetic Resonance T2 Mapping Sequence Scan in Spinal Tuberculosis

YANG Pei-pei, ZHENG Huan-lu, LI Bai-yan
Department of Imaging, the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi Xinjiang 830054, China

ObjectiveTo explore the image features, T2 value ranges and application value of magnetic resonance (MR) T2 mapping, which combined with routine magnetic resonance imaging (MRI) in the diagnosis of spinal tuberculosis.MethodsFrom 20 cases of spinal tuberculosis in our hospital, 50 abnormal vertebras, 20 abscesses in and by vertebra side were collected as the case group, 50 vertebras with adjacent lesions as the self-control group and 50 normal vertebras as the normal control group. T2 values were measured for each vertebral body in the three groups, along with generating pcolor automatically.ResultsThe T2 values of normal vertebras, abnormal vertebras, vertebras with adjacent lesions as well as abscesses in and by vertebra side were (77.09±4.45), (110.80±14.84), (69.84±9.69) and (380.33±31.47) ms respectively. The abnormal vertebras of the case group had statistical difference with vertebras of the self-control group and the control group separately (P＜0.01).ConclusionThe T2 value measurement and T2 mapping pcolor imaging could provide valuable information for early diagnosis of spinal tuberculosis, and also lay a foundation for differential diagnosis of vertebral lesions.

spinal tuberculosis; vertebral; magnetic resonance; T2 mapping; T2 value

R681.5；R445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.03.017

1674-1633(2017)03-0066-03

2016-07-05

2016-09-02

李白艷，主任醫(yī)師，教授，研究方向?yàn)楣顷P(guān)節(jié)影像診斷與輻射防護(hù)。

通訊作者郵箱：byl318@163.com