T2 mapping定量分析健康青年人肩關節(jié)軟骨T2值

劉新峰，魏 琳，牟 俊，王榮品，曾憲春，劉遠成，劉昌杰

(貴州省人民醫(yī)院放射科，貴州 貴陽 550002)

T2mapping定量分析健康青年人肩關節(jié)軟骨T2值

劉新峰，魏 琳，牟 俊*，王榮品，曾憲春，劉遠成，劉昌杰

(貴州省人民醫(yī)院放射科，貴州 貴陽 550002)

目的探討T2 mapping成像評價青年健康志愿者肩關節(jié)軟骨構成成分的可行性，并定量分析肩關節(jié)軟骨T2值。方法對16名青年健康志愿者行雙側肩關節(jié)斜冠狀位8回波T2 mapping成像，并經后處理獲得偽彩圖，將肩關節(jié)軟骨三等分為外帶、中帶、內帶，測量其T2值。比較外帶、中帶、內帶間T2值的差異及不同性別間、左右側間T2值差異。結果肩關節(jié)軟骨外帶、中帶、內帶T2值分別為(38.67±2.82)ms、(38.41±2.52)ms、(36.49±1.80)ms，總體差異有統計學意義(F=7.789，P=0.001)，肩關節(jié)外帶、中帶軟骨T2值均大于內帶(P均<0.05)。肩關節(jié)軟骨外帶、中帶及內帶的左側與右側T2值、不同性別間肩關節(jié)軟骨外帶、內帶T2值差異均無統計學意義(P均>0.05)。不同性別間肩關節(jié)軟骨中帶T2值差異有統計學意義(P<0.05)。結論T2 mapping成像可用于評價肩關節(jié)軟骨構成成分變化。

肩關節(jié)；軟骨；T2值；磁共振成像

隨著技術的快速發(fā)展，MR已從單純的解剖成像發(fā)展至復雜的功能成像技術，再到疾病的病理生理機制的研究[1]。目前，在關節(jié)軟骨成像方面，常規(guī)的平掃序列如三維雙重回波穩(wěn)態(tài)序列、穩(wěn)態(tài)自由進動技術可觀察關節(jié)軟骨解剖結構，延遲釓劑增強MRI可對關節(jié)軟骨病變的病理生理機制進行探討，而近來一種新的無需注射對比劑的T2 mapping及T1ρ成像技術[2-4]已應用于膝關節(jié)軟骨成像。研究[5-6]報道，T2 mapping技術可直觀顯示軟骨內部T2值，可早期診斷軟骨退變，但肩關節(jié)軟骨成像技術報道較少見[4,7]。本研究旨在探討T2 mapping成像技術評價肩關節(jié)軟骨的可行性及青年健康志愿者肩關節(jié)軟骨T2值的分布規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 一般資料 于2016年10月—2016年12月期間招募健康志愿者16名，男女各8名，年齡20～27歲，平均(23.1±2.3)歲。所有受試者均自愿參加本研究，無急慢性肩關節(jié)疼痛史，無肩關節(jié)外傷及手術史，無肩關節(jié)先天性發(fā)育異常，無其他全身性疾病。排除從事重體力職業(yè)者、職業(yè)運動員等肩關節(jié)有可能受損的人群。本研究經我院倫理學委員會批準，對入選志愿者均詳細告知本研究的目的及檢查注意事項，征得志愿者本人同意并簽字確認。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR 750W 3.0T超導型MR掃描儀，包繞式表面線圈。檢查前，受檢者充分休息30 min以上以避免運動對關節(jié)軟骨的影響，掃描時采用仰臥位頭先進，肩關節(jié)置于掃描視野中心位置，保持與主磁場方向平行。對16名健康志愿者先行雙側肩關節(jié)軸位T1WI(FSE序列)、脂肪抑制T2WI(PROPELLER序列)掃描及斜矢狀位脂肪抑制T2WI(PROPELLER序列)掃描，觀察肩關節(jié)軟骨情況。常規(guī)掃描確定肩關節(jié)無明顯異常后再行斜冠狀位T2 mapping掃描[4]。掃描序列及參數見表1。

1.3 T2值的測量 掃描完成后數據自動傳入GE AW4.6后處理工作站，采用Functool軟件處理獲得T2 mapping偽彩圖。與斜冠狀位T2 mapping原始圖對照，選取能完全、清晰顯示肩關節(jié)軟骨的中心層面，參照既往測量膝關節(jié)分段方法及肩關節(jié)軟骨負重范圍[2]，將肩關節(jié)軟骨從肩峰端至關節(jié)盂處按照長度三等分，分別為外帶(負重區(qū))、中帶(輕度負重區(qū))和內帶(非負重區(qū))，見圖1A；ROI選擇圓形且面積均為 1 mm2，放置于內、中、外帶軟骨中心層面，測量各區(qū)帶T2值，每個區(qū)域測量3次取平均值(圖1B)。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件，計量資料以±s表示。采用單因素方差分析比較外帶、中帶、內帶肩關節(jié)軟骨的T2值，兩兩比較采用LSD法；采用獨立樣本t檢驗比較男性與女性志愿者T2值的差異，采用配對t檢驗比較左側與右側T2值的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 肩關節(jié)軟骨外帶、中帶、內帶T2值 青年健康志愿者肩關節(jié)軟骨外帶、中帶、內帶T2值分別為(38.67±2.82)ms、(38.41±2.52)ms、(36.49±1.80)ms，總體差異有統計學意義(F=7.789，P=0.001)。軟骨外帶、中帶的T2值均大于內帶，差異有統計學意義(P均<0.05)；軟骨外帶與中帶間T2值差異無統計學意義(P=0.676)。

脂肪抑制T2WI可清晰顯示關節(jié)軟骨輪廓，呈均勻稍高信號，T1WI顯示關節(jié)軟骨呈均勻稍等信號。

T2 mapping偽彩圖顯示肩關節(jié)軟骨輪廓清晰，形態(tài)完整及連續(xù)性好，信號較均勻，色階分布從軟骨外帶肩峰端至軟骨中帶較一致，表現為綠色，至軟骨內帶下1/2處色階過渡為黃綠色(圖1C)，T2值減低。

2.2 不同性別、側別肩關節(jié)軟骨T2值 志愿者左側與右側肩關節(jié)軟骨外帶、中帶、內帶T2值差異均無統計學意義 (P均>0.05)，見表2。不同性別志愿者肩關節(jié)軟骨外帶、內帶T2值差異均無統計學意義(P均>0.05)，肩關節(jié)軟骨中帶T2值差異有統計學意義(t=2.280，P=0.030)，見表3。

表2 16名志愿者左側與右側肩關節(jié)軟骨不同區(qū)域T2值比較(ms，±s)

表2 16名志愿者左側與右側肩關節(jié)軟骨不同區(qū)域T2值比較(ms，±s)

側別外帶中帶內帶左側38.79±2.9738.51±2.7236.74±2.01右側38.54±2.7538.32±2.3836.23±1.59t值0.4090.4301.065P值0.6880.6730.304

表3 不同性別志愿者肩關節(jié)軟骨不同區(qū)域T2值比較(ms，±s)

表3 不同性別志愿者肩關節(jié)軟骨不同區(qū)域T2值比較(ms，±s)

性別外帶中帶內帶男38.06±3.4437.46±2.6136.34±1.91女39.27±1.9539.37±2.0936.63±1.73t值1.2222.2800.437P值0.2310.0300.665

3 討論

3.1 關節(jié)軟骨的組織學構成及MRI進展 關節(jié)軟骨又稱透明軟骨，覆蓋于骨性關節(jié)面上，厚約1～5 mm，主要由軟骨細胞與細胞外基質組成。細胞外基質主要由膠原、蛋白多糖和水分組成，其中水分為其主要組成部分，約占80%，軟骨中的水分子大部分為游離狀態(tài)，有利于軟骨形變及傳導負荷，但水分子的含量與活動受到軟骨基質的影響。軟骨中的膠原主要為Ⅱ型膠原，約占15%。蛋白多糖為大分子聚合體狀態(tài)，其組成部分中蛋白多糖亞單位的葡萄糖氨基糖被硫酸化后帶負電荷，能夠吸附大量陽離子[8]。根據軟骨膠原纖維的走行方向將軟骨分為4層：表層、中間層、深層和鈣化層，深層膠原纖維厚度超過軟骨全層厚度的50%，細胞體積相對較大。軟骨中的水含量從表層至鈣化層逐漸降低；膠原含量從表層至深層逐漸降低，至鈣化層又升高；而蛋白多糖的含量從表層至深層逐漸增加，至鈣化層又有所減少。關節(jié)軟骨的組織成份是MR成像的基礎，MR常用掃描序列包括SE序列、FSE序列、GRE序列、三維擾相梯度回波(three dimensional spoiled gradient echo, 3D-SPGR)脂肪抑制序列等，但這些序列只能評價軟骨的形態(tài)改變，能夠評價關節(jié)軟骨的微觀結構的技術目前主要有DWI、軟骨延遲動態(tài)增強成像、T2 mapping及T1ρ成像技術等。T2 mapping成像可獲得定量T2弛豫時間，通過測量不同回波時間的MRI信號強度從而反映組織間的特異性差異，T2值可反映組織的橫向磁化衰減從而有助于對軟骨內生理和病理變化進行觀察和分析[9]。軟骨退行性變早期主要表現為蛋白多糖丟失及膠原纖維網狀結構破壞、水含量增加，T2 mapping偽彩圖表現為色階的變化及T2值的增高[3,5-6]。T2 mapping技術已應用于膝關節(jié)、骶髂關節(jié)軟骨、腰椎間盤等的研究[6,10-11]，但對肩關節(jié)軟骨的相關研究較少[4,7]。

3.2 青年健康志愿者肩關節(jié)軟骨的T2 mapping分析 本研究對16名青年健康志愿者進行肩關節(jié)軟骨T2 mapping掃描并獲得T2 mapping偽彩圖。通過T2 mapping偽彩圖可直接觀察到關節(jié)軟骨色階的改變，表現為由外帶的綠色階過渡至內帶下1/2處的黃綠色階。定量分析結果顯示軟骨外帶、中帶T2值大于內帶(P均<0.05)，軟骨外帶、中帶間T2值差異無統計學意義(P=0.676)，分析其原因與外、中、內帶軟骨構成成分的含量不同及纖維走行不同有關。軟骨外帶、中帶纖維和水分含量較一致，膠原纖維較薄，排列緊密，各向異性顯著，周圍關節(jié)液的魔角效應影響較??；而軟骨內帶較外中帶水分含量少、蛋白多糖含量多，加之纖維走行及含量的影響，故其T2值較低。

本研究發(fā)現，左側與右側肩關節(jié)軟骨T2值和不同性別間肩關節(jié)軟骨內、外帶T2值差異均無統計學意義(P均>0.05)，提示雙側肩關節(jié)軟骨組織構成無明顯差異，與既往研究結果一致[12-13]，而男性肩關節(jié)軟骨中帶T2值低于女性(t=2.280，P=0.030)，與唐艷華等[13-14]進行膝關節(jié)軟骨T2 mapping研究報道健康青年男性和女性軟骨T2值無明顯差異的結果不同；分析原因可能為：①文獻顯示不同性別膝關節(jié)關節(jié)軟骨含水量基本相同，而肩關節(jié)未見報道；②研究發(fā)現[15]性激素(雌二醇和孕酮)存在于關節(jié)軟骨內，女性雌激素含量較多，雌激素可促進軟骨細胞增殖，進而造成不同性別間肩關節(jié)中帶T2值的差異；③本研究樣本量較少，結果可能存在偏倚，尚有待進一步研究證實。

本研究的不足之處在于樣本量較少且年齡局限，在今后的研究中將擴大樣本量，進一步分析年齡與T2值的相關性。本研究表明T2 mapping偽彩圖可直觀顯示肩關節(jié)軟骨形態(tài)，且可定量分析軟骨T2值，間接反映關節(jié)的生理生化改變。本課題組下一步將把T2 mapping技術應用于對肩關節(jié)關節(jié)軟骨退變病理生理機制的研究中，以反映肩關節(jié)病理變化的機制。

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QuantitativeanalysisofT2valueofshoulderjointcartilageinhealthyyoungadultusingT2mapping

LIUXinfeng,WEILin,MOUJun*,WANGRongpin,ZENGXianchun,LIUYuancheng,LIUChangjie

(DepartmentofRadiology,GuizhouProvincialPeople'sHospital,Guiyang550002,China)

ObjectiveTo investigate the feasibility of T2 mapping in evaluating the composition of shoulder cartilage， and to quantitatively analyze T2 values of articular cartilage in healthy young volunteers.MethodsOblique coronal T2 mapping imaging with 8 echo was performed in bilateral shoulder of 16 young healthy volunteers. The pseudo-color map was obtained with post-processing. The shoulder joint cartilage was equally divided into the external, central and internal zones, and T2 values were measured quantitatively. T2 values in the external, central and internal zones were analyzed and compared. T2 values of cartilage between male and female volunteers as well as between left and right sides were analyzed.ResultsT2 values in the external, central and internal zones of cartilage were (38.67±2.82)ms, (38.41±2.52)ms and (36.49±1.80)ms, respectively. The overall difference was statistically significant (F=7.789,P=0.001). T2 values in the external and central zones of cartilage were larger than those in the internal zone (bothP<0.05). T2 values of cartilage had no significant differences between the left and right sides in the external, central and internal zones (allP>0.05). There was significant difference of T2 value in the central zone (P<0.05), while no significant difference of T2 value in the external and internal zones between different genders was found (bothP>0.05).ConclusionT2 mapping imaging can be used to evaluate the composition of shoulder cartilage changes.

Shoulder joint; Cartilage; T2 values; Magnetic resonance imaging

劉新峰(1983—)，男，山東萊蕪人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：骨關節(jié)和心血管影像學。E-mail： 379771752@qq.com

牟俊，貴州省人民醫(yī)院放射科，550002。E-mail： 835084643@qq.com

2017-02-04

2017-09-29

R322.71; R445.2

A

1003-3289(2017)11-1688-04

10.13929/j.1003-3289.201702004