磁共振T2-mapping成像在早期踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎診斷中的應(yīng)用價(jià)值探析

徐 菲 楊志杰

踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎是臨床上比較多發(fā)的一種關(guān)節(jié)疾病，早期主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨變性以及骨質(zhì)增生，其中關(guān)節(jié)軟骨損害是導(dǎo)致該病的病理基礎(chǔ)[1]。磁共振T2-mapping技術(shù)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)T2弛豫的時(shí)間，從而定量分析患者關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部組織成分出現(xiàn)的改變，并且T2-mapping圖還能夠觀察正常以及非正常的軟骨區(qū)域[2]。所以本研究使用磁共振T2-mapping成像檢測(cè)踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者以及正常人關(guān)節(jié)軟骨的T2值，對(duì)比二者存在的差異，從而分析T2-mapping技術(shù)在診斷踝關(guān)節(jié)早期骨性關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)總結(jié)如下。

方 法

1.臨床資料

選 取2017年1月-2017年12月 南 京 軍 區(qū)福州總院第一附屬醫(yī)院收治的踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎40例為研究組，均符合《骨關(guān)節(jié)炎診斷及治療指南》中踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)，為臨床確診病例，且無關(guān)節(jié)間隙狹窄、關(guān)節(jié)畸形等，屬于McDemott、Scranton踝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎分類標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ～Ⅱ類的早期患者。排除不符合臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)、踝關(guān)節(jié)嚴(yán)重畸形、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、踝關(guān)節(jié)損傷等，無使用對(duì)關(guān)節(jié)軟骨有影響的藥物史。選取同期體檢健康人員踝關(guān)節(jié)40例為對(duì)照組，無踝關(guān)節(jié)外傷以及手術(shù)病史，踝關(guān)節(jié)無任何不良癥狀，活動(dòng)狀況良好，近期無劇烈運(yùn)動(dòng)史。

2.檢測(cè)方法

采用西門子VERIO 3.0T磁共振4通道包裹式表面線圈（CP Flex coil，Small），患者取仰臥、足先進(jìn)體位。踝關(guān)節(jié)放松，自然前伸，盡量將被檢側(cè)踝關(guān)節(jié)置于磁體中心（趾屈10°～30°）。將內(nèi)踝水平置于磁體中心處，以魔術(shù)帶固定，輔以沙袋固定。

3.采樣位置

踝關(guān)節(jié)MRI掃描方式采取斜冠狀位、橫軸位、斜矢狀位三個(gè)位置進(jìn)行采樣。斜冠狀位：取橫斷位及矢狀位作定位線，平行于內(nèi)外踝的連線，掃描范圍從距骨前緣至跟骨后緣，是顯示脛距關(guān)節(jié)軟骨病變的最佳位置，故T2-mapping取斜冠狀位[3]。橫斷位：取冠狀位及矢狀位作定位線，平行于脛骨下緣，掃描范圍從下脛腓關(guān)節(jié)至跟骨下緣。能夠顯示最多的肌腱和韌帶的診斷信息。斜矢狀位：取橫斷位及冠狀位作定位線，垂直于內(nèi)外踝連線，掃描范圍包括內(nèi)外踝，有利于肌腱的顯示。兩組病例檢查前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)予以限定，防止檢查結(jié)果因運(yùn)動(dòng)原因發(fā)生改變。

4.掃描參數(shù)

見表1。

5.圖像處理方法

所得圖像由2名對(duì)臨床信息不知情并且經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師分別評(píng)估，如果兩人意見不一致，則討論達(dá)成一致。將T2-mapping圖像傳至工作站生成T2-mapping偽彩圖（圖1），對(duì)感興趣區(qū)進(jìn)行T2值的測(cè)量。根據(jù)踝關(guān)節(jié)承重不同劃分6個(gè)區(qū)域進(jìn)行軟骨測(cè)量：踝關(guān)節(jié)外側(cè)負(fù)重區(qū)、非負(fù)重區(qū)、踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)負(fù)重區(qū)、非負(fù)重區(qū)、脛骨內(nèi)側(cè)、脛骨外側(cè)。并將軟骨劃分為深淺兩層，對(duì)比軟骨空間T2值是否存在差異，各區(qū)域每層取3個(gè)感興趣區(qū)，每個(gè)感興趣區(qū)分別測(cè)量3次取平均T2值[4]。

使用軟骨修復(fù)協(xié)會(huì)(ICRS)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的軟骨損傷程度加以分級(jí)。0級(jí)：正常軟骨；Ⅰ級(jí)：軟骨分層結(jié)構(gòu)不清，可見內(nèi)部局灶低信號(hào)，但表面尚光滑；Ⅱ級(jí)：軟骨輪廓輕中度不規(guī)則變化，損傷深度累及不足全層50%；Ⅲ級(jí)：軟骨表面重度改變，損傷深度累及全層50%以上，但未完全累及全層；Ⅳ級(jí)：損傷累及全層軟骨。其中0級(jí)、Ⅰ級(jí)屬于輕度損傷，≥Ⅱ級(jí)屬于重度損傷[5]。同時(shí)對(duì)比觀察不同分級(jí)情況下T2值。

表1 踝關(guān)節(jié)MRI掃描參數(shù)

6.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將所檢測(cè)的數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)軟件數(shù)據(jù)包SPSS18.0進(jìn)行分析，定量資料采用t檢驗(yàn)分析，數(shù)據(jù)用（ x ±s）表示，以P＜0.05為具有差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。定性資料采用χ2檢驗(yàn)。

結(jié) 果

1.研究組與對(duì)照組均衡性比較

研究組40例，其中左踝14個(gè)，右踝26個(gè)，男22例，女18例，年齡37～58歲，中位數(shù)50.1。對(duì)照組40例，其中左踝15個(gè)，右踝25個(gè)，男24例，女16例，年齡31～57歲，中位數(shù)48.2。所有患者體重指數(shù)（BMI）處于正常范圍18.5～23.9 kg/m2。兩組間年齡（Z=1.928，P=0.054），性別（χ2=3.653，P=0.056），BMI（t=2.28，P＞0.05），差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。

表2 兩組研究對(duì)象診斷結(jié)果比較（ms,± s）

表2 兩組研究對(duì)象診斷結(jié)果比較（ms,± s）

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表3 兩組研究對(duì)象各區(qū)域深淺層軟骨T2值比較（ms, ±s）

表3 兩組研究對(duì)象各區(qū)域深淺層軟骨T2值比較（ms, ±s）

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表4 研究組不同軟骨區(qū)、不同損傷分級(jí)時(shí)T2值比較（ms, ±s ）

表4 研究組不同軟骨區(qū)、不同損傷分級(jí)時(shí)T2值比較（ms, ±s ）

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圖1 踝關(guān)節(jié)冠狀位T2-mapping圖像。

2.比較兩組各區(qū)域軟骨T2值

研究組患者踝關(guān)節(jié)各區(qū)域軟骨T2值均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），具體結(jié)果見表2。

3.比較相同區(qū)域深層和淺層軟骨T2值

不同顯示區(qū)域淺層軟骨的平均T2值均較深層軟骨的平均T2值高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

4.比較研究組不同軟骨區(qū)、不同損傷分級(jí)的T2值

研究組患者踝關(guān)節(jié)外側(cè)負(fù)重區(qū)、非負(fù)重區(qū)，踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)負(fù)重區(qū)、非負(fù)重區(qū)，脛骨內(nèi)側(cè)、脛骨外側(cè)軟骨T2-mapping序列成像T2值在不同軟骨區(qū)、不同損傷分級(jí)時(shí)T2值差異顯著（P＜0.05），見表4。

討 論

踝關(guān)節(jié)軟骨是由細(xì)胞外基質(zhì)以及軟骨細(xì)胞共同組成的。其中軟骨細(xì)胞可以說是軟骨新陳代謝主要的成分[6]。其細(xì)胞外基質(zhì)包括Ⅱ型膠原、水以及蛋白聚合物。軟骨內(nèi)部含量最多的Ⅱ型膠原成網(wǎng)狀支架排列，蛋白聚合物以及水則嵌在膠原網(wǎng)當(dāng)中。組織學(xué)上踝關(guān)節(jié)的軟骨由包括切線層、放射層、過渡層以及鈣化層[7]。其中切線層的膠原纖維同軟骨表面平行，過渡層的膠原纖維排列比較隨即機(jī)，放射層的膠原纖維比較厚，同軟骨表面垂直。鈣化層則代表軟骨以及軟骨下骨之間的過渡位置。軟骨基質(zhì)當(dāng)中膠原纖維排列形成軟骨組織的各向異性。軟骨基質(zhì)同T2值之間存在著直接的聯(lián)系。相關(guān)研究結(jié)果顯示軟骨當(dāng)中膠原含量、膠原纖維以及水含量是影響軟骨T2值的常見影響因素，對(duì)蛋白多糖水平的改變相對(duì)而言并不敏感。有研究人員使用軟骨素酶來消化軟骨導(dǎo)致蛋白多糖的含量顯著下降，之后檢測(cè)踝關(guān)節(jié)軟骨的T2值，結(jié)果沒有明顯的改變，但是膠原酶消化之后檢測(cè)得到的T2值明顯上升，因此軟骨T2值可以說是體現(xiàn)膠原網(wǎng)是否完整的重要量度[8]。研究人員使用磁共振以及偏振光顯微鏡來分析關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)果，表明軟骨組織學(xué)分層同橫向弛豫時(shí)間存在著明顯的關(guān)聯(lián)性。踝關(guān)節(jié)軟骨的各層組織結(jié)構(gòu)之間各向異性，是導(dǎo)致軟骨T2值區(qū)域改變的基礎(chǔ)條件，軟骨淺層到達(dá)最深層的T2值呈現(xiàn)出逐漸遞減的改變特點(diǎn)。本研究的結(jié)果顯示，正常人群踝關(guān)節(jié)外側(cè)負(fù)重區(qū)以及非負(fù)重區(qū)的軟骨深層T2值都要顯著低于淺層（P＜0.05），這表明軟骨深淺層的基質(zhì)含量以及膠原纖維會(huì)直接影響到軟骨T2值的高低。

在踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的嚴(yán)重程度分級(jí)方面，傳統(tǒng)上醫(yī)務(wù)工作人員通常使用KL法進(jìn)行評(píng)估，不過這一評(píng)估方法的敏感性以及重復(fù)性都不夠理想，往往無法準(zhǔn)確體現(xiàn)不同級(jí)別病變患者存在的差異。關(guān)節(jié)軟骨退變則是踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎最為主要的生理病理改變，即使為出現(xiàn)關(guān)節(jié)鏡可視變化之前，踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎軟骨T2值也會(huì)明顯高于正常人群。要是單純使用不夠敏感的KL方法進(jìn)行分級(jí)，來當(dāng)作診斷踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的標(biāo)準(zhǔn)，則無法有效從軟骨退變層面來體現(xiàn)疾病的輕重程度，也就無法真正體現(xiàn)出踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者軟骨T2值的改變情況。所以本研究當(dāng)中使用軟骨損傷ICRS標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估磁共振T2-mapping圖像，從而更加準(zhǔn)確地論證T2-mapping在判斷關(guān)節(jié)軟骨損傷當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值。本研究的結(jié)果顯示，踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者踝關(guān)節(jié)各個(gè)位置軟骨的平均T2值同對(duì)照組研究對(duì)象比較而言顯著上升（P＜0.05）。這主要同踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病時(shí)，患者關(guān)節(jié)軟骨當(dāng)中膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞以及膠原纖維的排列出現(xiàn)改變，從而加大了水的通透性相關(guān)。與此同時(shí)，膠原網(wǎng)斷裂導(dǎo)致蛋白多糖分散，暴露更多陰離子，進(jìn)一步提高了軟骨內(nèi)水含量，導(dǎo)致軟骨T2的值明顯上升。T2-mapping成像可以在踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)沒有出現(xiàn)顯著改變的時(shí)候就提示診斷，從而指導(dǎo)醫(yī)務(wù)工作人員臨床早期干預(yù)。傳統(tǒng)上對(duì)軟骨T2值位置改變的研究，主要集中在正常的軟骨范圍，對(duì)踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者軟骨T2值位置改變的研究比較少見。根據(jù)ICRS的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)之后，0～2級(jí)損傷患者的軟骨T2值仍然體現(xiàn)出深淺位置的改變，也就是深層的T2值要低于淺層。研究人員在隨訪評(píng)估患者軟骨修復(fù)過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，修復(fù)組織的T2值空間改變可以當(dāng)作鑒別修復(fù)組織的影像標(biāo)志之一，其中透明軟骨樣的修復(fù)組織T2值出現(xiàn)明顯變化，但是纖維修復(fù)組織則缺乏顯著的區(qū)域改變。使用T2-mapping技術(shù)進(jìn)行模擬穿刺，可以準(zhǔn)確評(píng)估修復(fù)手術(shù)的治療效果。所以軟骨T2值區(qū)域變化也是踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的重要影像特征。

綜上所述，磁共振T2-mapping成像能夠量化評(píng)估踝關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部組織成分的改變化，對(duì)早期踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的診斷有比較理想的診斷價(jià)值，臨床上值得推廣應(yīng)用。