T2 圖在脊柱結(jié)核中的應(yīng)用價(jià)值

楊培培 郭輝 姚娟 熊鑫鑫 李白艷

新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心放射科，新疆 烏魯木齊 835400

脊柱結(jié)核是最常見的肺外結(jié)核之一，占骨關(guān)節(jié)結(jié)核的首位，約為40%～50%，好發(fā)于兒童和青年，分別以胸椎和腰椎多見[1]。近年來其發(fā)病率明顯上升，尤其在我國西北地區(qū)。早期脊柱結(jié)核無明顯的臨床表現(xiàn)，易漏診、誤診，故影像學(xué)檢查顯得尤為重要，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在早期炎性水腫期即可有陽性表現(xiàn)。T2弛豫時(shí)間圖(T2 relaxation time mapping)技術(shù)作為一種MRI無創(chuàng)性多回波序列，不僅能直接觀察病灶的信號(hào)變化，還可通過測量T2值反映生物組織分子水平的微觀變化[2]。現(xiàn)多用于檢測關(guān)節(jié)軟骨的損傷和退變，用于骨髓的研究較少。本研究旨在分析脊柱結(jié)核在T2圖上的特征表現(xiàn)、T2值范圍及其診斷價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

1.1.1 病例組：收集2016年1月至2016年9月在新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院經(jīng)臨床活檢、手術(shù)病理及隨訪觀察證實(shí)的25例脊柱結(jié)核患者，其中男15例，女10例，年齡17～78歲，平均48.6歲。大部分患者有不同程度的腰背部不適，且所有患者均排除其他影響脊柱的疾病，如強(qiáng)直性脊柱炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，并簽署知情同意書。

1.1.2 對(duì)照組：選取25名正常志愿者作為對(duì)照組，其中男15例，女10例，年齡20～50歲，平均35.1歲。自身對(duì)照組病例組病變臨近的正常椎體。

1.2 研究方法

1.2.1 儀器設(shè)備：采用由西門子公司生產(chǎn)的1.5T磁共振掃描儀。

1.2.2 檢查方法：所有患者均取仰臥位，運(yùn)用脊柱線圈進(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)序列及矢狀面自旋回波(fast spin echo，F(xiàn)SE)序列8回波掃描(TE 26.0 ms、52.0 ms、78.0 ms、104.0 ms、130.0 ms)，并自動(dòng)生成T2圖。掃描序列及各參數(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)Table 1 Conventional MRI and T2 mapping scan parameters of all patients

1.3 圖像分析

在后處理工作站上利用Function tool 2軟件，在T2圖上選擇興趣區(qū)(region of interest，ROI)，自動(dòng)生成T2值。病變組選在病變椎體范圍顯示最大的3個(gè)層面，再分別劃取椎體破壞相對(duì)較輕的區(qū)域，測量時(shí)將圖像適當(dāng)放大，并盡量避開血管、偽影及骨皮質(zhì)等；病變臨近的正常椎體和對(duì)照組ROI選在椎體信號(hào)強(qiáng)度顯示最均勻且正中的連續(xù)3個(gè)層面，為避免由ROI的大小、外形及解剖位置不同引起的影響，均采用復(fù)制粘貼的方法，并重復(fù)測量3次取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

分別測量病變椎體、臨近正常椎體及對(duì)照組椎體的 T2 值，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并計(jì)算95%參考值范圍。病例組分別與自身對(duì)照組和對(duì)照組間采用配對(duì)t檢驗(yàn)和兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.01為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像分析

25例脊柱結(jié)核共侵犯60個(gè)椎體，其中頸椎、胸椎、腰椎、骶椎分別為5個(gè)、15個(gè)、36個(gè)、4個(gè)。病變椎體主要表現(xiàn)為骨髓水腫及相鄰椎體骨質(zhì)破壞，其中有9個(gè)椎體僅表現(xiàn)為骨髓水腫。所有病例均形成椎旁冷膿腫，受累椎間盤的正常形態(tài)消失，部分病例累及椎管。且所有病例在T2圖上的病變范圍較常規(guī)序列大。

2.2 T2值的測量

在T2圖上正常椎體顯示為均勻一致的藍(lán)色色階，如圖1～3；病變椎體及椎旁冷膿腫顯示為紅綠藍(lán)的混雜色階，如圖4～6。病變椎體、臨近正常椎體、對(duì)照組及椎旁冷膿腫的T2 值見表2。病例組與對(duì)照組椎體骨髓T2值分別為(110.32±13.84)ms、(77.29±4.19)ms，兩者比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=17.689，P<0.01)。病例組與臨近正常椎體骨髓T2值分別為(110.80±14.84)ms、(69.84±9.69)ms，兩者比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=30.568，P<0.01)。

表2 各組椎體和椎旁膿腫的T2值Table 2 T2 values of vertebra of all groups and paravetebral abscess

圖1～3 女，28歲，正常對(duì)照組，分別為T1WI、T2WI和T2圖Fig.1 Female, 28 year-old, the normal control group, T1WI, T2WI and T2 relaxation time mapping, respectively

圖4～6 男，39歲，腰4～5椎體結(jié)核，并椎旁膿腫形成Fig.4-6 9 Male, 39 year-old, L4-5 vertebral tuberculosis and paravetebral abscess

3 討論

3.1 MRI在早期脊柱結(jié)核中的優(yōu)勢

早期脊柱結(jié)核發(fā)病隱匿，缺乏臨床特異性，一些實(shí)驗(yàn)室檢查為陰性，此時(shí)多以影像學(xué)檢查為主[3]。X線檢查價(jià)格低廉，可明確病變椎體、椎間隙狹窄及脊柱畸形等，但通常病變已處于中晚期。CT可顯示微小的骨質(zhì)破壞，對(duì)受累椎體部位、程度、有無死骨等具有顯著優(yōu)勢。隨著MRI技術(shù)的日漸成熟和普及，其在脊柱病變的應(yīng)用價(jià)值得到廣泛認(rèn)可。MRI具有良好的軟組織分辨率、多平面、多方位的成像特點(diǎn)，尤其是矢狀位成像，可以顯示脊柱的病變范圍、其周軟組織改變及病變累及椎管的情況，同時(shí)MRI對(duì)組織中水和蛋白質(zhì)的含量變化較敏感，可反映椎體和椎間盤的細(xì)微病理改變，因此MRI對(duì)早期脊柱結(jié)核的診斷意義重大。

3.2 T2圖在早期脊柱結(jié)核中的應(yīng)用

T2弛豫時(shí)間是指橫向磁化馳豫相衰減到最大信號(hào)強(qiáng)度的37%所需要的時(shí)間，可用T2馳豫時(shí)間圖進(jìn)行量化[4-5]。T2弛豫時(shí)間圖成像是一種生理性定量MRI檢查方法，通過對(duì)每一個(gè)像素的T2馳豫時(shí)間曲線進(jìn)行處理，獲得T2馳豫時(shí)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(shí)間及信號(hào)衰減變化[6]。T2值可以通過檢測組織含水量變化引起的生理學(xué)及形態(tài)學(xué)的早期改變，間接反映人體各組織結(jié)構(gòu)的空間信息及病理生理情況下各組織間水分子的微小變化[7]。

目前，T2圖主要用于軟骨、肌肉、椎間盤、半月板病變研究[8]，較少用于骨髓。脊柱結(jié)核早期表現(xiàn)為骨髓水腫，隨著結(jié)核桿菌侵犯松質(zhì)骨繼而導(dǎo)致骨質(zhì)破壞，形成結(jié)核性肉芽腫，進(jìn)一步發(fā)展形成干酪樣壞死，上述各種病理改變均可導(dǎo)致細(xì)胞膜的破壞，引起組織含水量的變化[9]。目前骨髓水腫的嚴(yán)重程度主要依靠主觀目測，缺乏客觀評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

劉斯?jié)櫟萚10]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，在骨髓細(xì)胞僅發(fā)生功能性改變、常規(guī)MRI序列上無陽性征象時(shí)，就能發(fā)現(xiàn)T2圖及T2值的變化，其可作為骨髓細(xì)胞缺血早期的反應(yīng)指標(biāo)，有助于早期診斷骨壞死，進(jìn)行早期治療。本研究表明正常人的椎體骨髓T2值為(77.09±4.45)ms，與楊澤宏等[11]研究L5 椎體骨髓T2值為84.81ms相符。本研究中病變椎體骨髓T2值分別高于正常椎體和病變臨近正常椎體，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析其原因可能是當(dāng)結(jié)核桿菌隨血液循環(huán)播散至椎體時(shí)，首先表現(xiàn)為椎體不同程度的充血水腫，經(jīng)過滲出、增生和壞死3個(gè)病理過程，導(dǎo)致細(xì)胞外含水量的增加，加之椎體骨質(zhì)破壞，骨小梁排列松散、骨質(zhì)疏松，均可引起T2弛豫時(shí)間延長，T2值增高。在本研究中椎旁冷膿腫的T2值最高，是因?yàn)槟撘褐械鞍踪|(zhì)和水分子含量明顯增加。

本研究中，通過在T2 圖上劃定ROI自動(dòng)生成T2值。脊柱結(jié)核病變ROI可能會(huì)包括各個(gè)病理階段的混雜組織，如纖維蛋白或漿液性滲出、結(jié)核性肉芽腫、干酪樣物、壞死骨及膿腫等，所以將病變信號(hào)最強(qiáng)的區(qū)域作為 ROI 或者病變最大層面的整個(gè)病灶作為ROI所測得的T2 值都不能準(zhǔn)確地反映病變組織成分的改變[12]。本研究中所有病變椎體在測量T2值時(shí)，均避開了明顯的病變區(qū)，選擇周圍較輕的病變，以確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，且更突出T2 mapping序列對(duì)水分子變化的敏感性。病變椎體分別與周圍臨近正常椎體和對(duì)照組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可能與結(jié)核病灶的混雜因素及 ROI 部分容積效應(yīng)有關(guān)。ROI 的大小可能會(huì)影響部分容積效應(yīng)，ROI 越大部分容積效應(yīng)的影響越大，ROI較小時(shí)主要集中于病變的中央?yún)^(qū)域，可以反映病變區(qū)域變化的真實(shí)情況。當(dāng)ROI 劃在病變中心區(qū)域單個(gè)像素時(shí)受部分容積效應(yīng)的影響最小，但是單個(gè)像素受噪聲漲落的影響比較大，綜上對(duì)脊柱結(jié)核病變椎體 ROI 的劃取需兼顧部分容積效應(yīng)及噪聲兩個(gè)方面。總之T2 值為組織的內(nèi)在特性，可定量、直觀地反映組織成分分子水平的變化。

脊柱結(jié)核還應(yīng)與椎體轉(zhuǎn)移瘤鑒別，轉(zhuǎn)移瘤有原發(fā)病史，一般呈跳躍性，首先侵犯椎弓根，可累及多個(gè)椎體，較少侵犯終板和椎間盤，病變較局限。轉(zhuǎn)移瘤導(dǎo)致的椎體壓縮性骨折其病理基礎(chǔ)是[13]：腫瘤組織替代了椎體脂肪細(xì)胞，引起細(xì)胞外容積相對(duì)減少，水分子含量減少，T2弛豫時(shí)間縮短，T2值減低。但有研究表明[14-15]，椎體良惡性病變間水含量變化的定量指標(biāo)有交叉重疊，尚需擴(kuò)大樣本量做進(jìn)一步研究。

綜上所述，T2弛豫時(shí)間圖技術(shù)可以量化評(píng)估脊柱結(jié)核病變內(nèi)組織成分的變化，對(duì)脊柱結(jié)核的診斷及鑒別診斷有一定的指導(dǎo)意義。