3TMRI的 T2—mapping技術在膝關節軟骨損傷的應用研究

摘要：目的 評價3TMRI新生理成像技術T2-mapping在膝關節軟骨損傷診斷中的臨床應用價值。方法 對2011年10月～2013年10月來我院就診的68例膝關節軟骨損傷患者81側膝關節鏡檢查病例，應用3T T2-maping和常規2D-FSE序列，將膝關節鏡的結果視為\"金標準\"，比較T2-maping和膝關節常規序列在診斷膝關節軟骨損傷的敏感度、特異度和準確度，用Wilson評分法計算敏感性和特異性的95%可信區間；用R×C列χ2檢驗來比較這幾種不同MRI序列對膝關節軟骨損傷診斷的統計學差異。結果 ①在敏感度和準確度上： T2-maping >PdWI > T2WI > T1WI。②在一致性 Kappa 值上： T2-maping的 Kappa 值明顯優于PdWI、T2WI T1WI序列， 其差異具有統計學意義（ P< 0.01）。 T2-maping與關節鏡診斷結果之間一致性極佳。結論 T2mappiag成像可以發現沒有形態學改變的損傷的關節軟骨組織成分的改變，對診斷膝關節軟骨損傷，尤其是病變早期有很高的實用價值。

關鍵詞：磁共振生理成像技術；膝關節；軟骨損傷；關節鏡

膝關節軟骨在維持膝關節日常活動中起著重要作用，但它易受損傷，增齡、外傷、各種關節疾患均可導致軟骨發生病理改變。常規設備X線、CT檢查均不能顯示軟骨的外形及內部的病理改變，只能通過膝關節間隙的變窄、關節構成骨的退變，來推測關節軟骨的病變程度。MRI有良好的組織對比度，可多層面、多角度地顯示軟骨的外形及內部變化，且無創、重復性好，是目前公認的膝關節軟骨的最佳檢查方法[1]。膝關節常規序列已得到普及，但其也存在很多不足，如：由于軟骨深層T2弛豫時間較短，使其與軟骨下骨對比較差[2]，常規FSE序列是二維成像，具有潛在的模糊偽影，軟骨損傷是一種不可逆的漸進過程，隨著臨床診療手段的提高，早期診斷治療在阻礙軟骨損傷進程中越來越重要，從而對影像診斷也提出了更高的要求。MR成像設備的不斷升級和軟件開發，許多軟骨成像新序列和新技術開始進行臨床應用，本研究將比較膝關節T2-maping序列、3D-FSPGR序列和膝關節常規序列在診斷膝關節軟骨損傷的敏感度、特異度和準確度，評價3.0T磁共振序列成像顯示膝關節軟骨損傷優缺點，目的在探討膝關節軟骨損傷早期診斷的影像學方法， 為臨床早期治療膝關節軟骨損傷提供診斷依據，具有臨床研究價值。

1資料與方法

1.1一般資料 選擇2011年10月～2013年10月來我院就診的68例膝關節軟骨損傷患者81側膝關節鏡檢查病例，應用3T新生理成像技術 T2-maping和常規2D-FSE（2D Fast Spine Echo）序列（FSE-T1WI， FRFSE-PdWI/T2WI）行膝關節磁共振檢查。其中，男38例，女30例，年齡15～79歲，平均52.5歲。

1.2方法 所有患者均在GE Singna HDX 3.0T MRI機上進行，掃描線圈為膝關節表面線圈。所有患者均采用T1WI、T2WI 、3D-FS-SPGR及T2-mapping序列，選擇性行冠狀位、矢狀位、橫斷位掃描。利用ADW 4.5進行圖像的后處理。患者仰臥，膝關節伸直并外旋10～15°，用表面線圈置于膝關節上并綁定，膝關節兩側用沙袋固定，患者檢查期間保持體位，以提高圖像質量及掃描層面相同率。

1.2.1 3D-FS-SPGR序列即三維抑脂擾相梯度回波序列，是在梯度回波之后在層面選擇梯度方向上再加上一個\"擾向梯度\"，使殘留的質子橫向磁矩在下次射頻脈沖到來之前完全反相位。擾相可減少T2的影響，故該序列具有T1加權性質。附加脂肪抑制后增加了關節軟骨和軟骨下骨的對比，提高了軟骨圖像的信噪比，使軟骨顯示的更清晰。三維連續薄層掃描可進行多方位重建，無信號丟失，有利于觀察關節軟骨微小病變并對其進行精確評價。

1.2.2 T2-mapping作為新的軟骨磁共振生理性成像技術，對軟骨內基質變化能做出定量分析。T2mapping成像是采用多回波自旋序列技術通過工作站后，通過感興趣區測量得出組織的T2弛豫時間值，T2弛豫時間通過描述組織橫向磁化衰減來反映組織的特異性。T2值受關節軟骨水含量和膠原纖維方向的影響，在關節軟骨大體形態變化之前，其內部膠原纖維破壞和膠原成分改變會造成其水含量增加，導致T2值延長，可對軟骨退變作出早期診斷。

1.3膝關節鏡檢査 關節鏡采用美國StrykerX6000型，SONY彩色顯示器和視頻采集系統。關節鏡操作醫師作全面的膝關節鏡檢查，評價關節內軟骨面的情況。將膝關節軟骨面分為5個區域：股骨內髁面、股骨外髁面、脛骨平臺內側面、脛骨平臺外側面和髕骨軟骨面。對有病損的軟骨面重點觀察，并作出初步分級評價。

1.4觀察指標

1.4.1MRI圖像分析 所有MR1影像學資料由3名具有主治醫師職稱以上的MRI診斷醫師采用雙盲法，對以下問題做出回答：①有無軟骨病損：②病損的具體位置、數量：③按Recht分級 標準對各序列閣像中關節軟骨病損進行分級并寫出報告。

1.4.2膝關節鏡表現 膝關節軟骨病損的關節鏡表現為軟背的變薄、軟化、水腫，軟骨的纖維化呈蟹肉樣外觀以及軟骨有無剝脫等。對有病損的軟骨面重點觀察，并作出初步分級評價。

1.4.3分析方法 將膝關節鏡的結果視為\"金標準\"，比較3T新生理成像技術 T2-maping和膝關節常規序列在診斷膝關節軟骨損傷的敏感度、特異度和準確度，利用ADW 4.5進行圖像的后處理，用Wilson評分法計算敏感性和特異性的95%可信區間；用R×C列x2檢驗來比較這幾種不同MRI序列對膝關節軟骨損傷診斷的統計學差異，以P< 0.01作為其差異具有統計學意義。

2結果

以關節鏡診斷為標準：FSE-T1WI 序列診斷軟骨病損的敏感度為62.6%，特異度為 94.9%，準確度為77.3%， Kappa值為0.409； FRFSE- T2WI序列診斷軟骨病損的敏感度為 58.9%，特異度為 96.1%，準確度為 79.5%， Kappa 值為 0.369；FRFSE-PdWI序列診斷軟骨病損的敏感度為69.8%，特異度為90.5%，準確度為82.8%，Kappa值為0. 667； 3T新生理成像技術 T2-maping序列診斷軟骨病損的敏感度為98.3%，特異度為89.6%，準確度為97.6%，Kappa 值為 0.905。①在敏感度和準確度上： 3T新生理成像技術 T2-maping > FRFSE-PdWI >FRFSE- T2WI > FSE-T1WI。②在一致性 Kappa 值上：3T新生理成像技術 T2-maping的 Kappa 值明顯優于FRFSE-PdWI、FRFSE- T2WI 、FSE-T1WI序列， 其差異具有統計學意義（ P< 0.01）。

圖1A-G 患者男，33歲，左膝關節疼痛不適數月，MRI顯示左膝關節少量積液；圖A、B、C分別為常規序列FSE T1WI、FRFSE T2WI、PDWI，顯示左側髕骨及股骨股骨遠端軟骨信號無異常改變；圖D、E為T2-mapping曲線圖及T2-mapping與解剖融合圖像，興趣區軟骨T2=33.947±1.73ms。圖F、G為分別為軸位FRFSE T2WI和3DSPGR圖像，能清晰的顯示關節軟骨的分層表現。

3討論

磁共振成像（MRI）診斷膝關節軟骨損傷的優勢及臨床意義：膝關節軟骨損傷與韌帶、半月板、骨質及軟組織損傷都可表現為關節的疼痛、腫脹、活動受限、彈響等，由于這些癥狀沒有特異性，臨床醫生難以通過癥狀即能做出明確診斷。磁共振成像（MRI）因具有無創、無電離輻射、多參數、 多平面成像及良好的軟組織分辨率等優點己廣泛應用于軟骨病變的診斷和療效評價，是目前無創診斷關節軟骨病變的最佳影像手段，較傳統的X線、CT、B超具有無可比擬的優勢。以關節鏡診斷為標準，通過對照膝關節軟骨病損的MRI各序列成像和關節鏡的表現，將各序列的診斷病變分級結果與關節鏡下分級分別進行對照，兩者結果具有良好的一致性。然而，在膝關節軟骨病損最佳的磁共振檢查序列及軟骨早期退變的磁共振診斷方面國內外一直存在爭議。

關節鏡技術作為一種微創的手術方法，在對關節軟骨的直接觀察評價以及通過鏡下手術對軟骨病損進行必要的手術處理等方面較關節切開術有明顯的優越性，故關節鏡檢查技術被認為是診斷關節內軟骨損傷的\"金標準\"。但關節鏡檢查畢竟屬于有創性，所以不宜作為膝關節軟骨病損的常規檢查方法。臨床工作中，了解軟骨損傷狀況特別重要，MRI能夠準確反映軟骨病損并對其分 級，具有重要的診斷價值。對于～II期 的軟骨損傷，由于軟骨細胞具有良好修復能力，使用藥物介入即可阻止或逆轉早期軟骨改變；對于III期的軟骨損傷，軟骨細胞具有一定的修復能力，可以使用關節鏡鉆孔技術激發人體潛在的修復能力，在缺損處形成血腫，并能使軟骨下骨的骨髓細胞、軟骨源性和骨源性細胞順著孔道釋放到軟骨缺損處附著到正常關節軟骨邊緣，形成纖維軟骨修復缺損區；對于IV期軟骨病損，由于軟骨細胞已失去修復再生能力，此期損傷應進行外科手術治療，通過手術改變其承重點，減少損傷處關節軟骨所受的機械性沖擊震蕩，減緩關節的退變過程。

在膝關節，透明軟骨厚約2～4mm，均勻的被覆于關節面。關節軟骨的MRI表現與選用設備及序列不同而表現不一。隨著TE時間的延長，軟骨信號從深部放射帶開始衰減，表現為三層結構，即低信號的表層帶，中等信號的過渡帶和上部放射帶，低信號的放射帶深部及鈣化帶。外傷導致軟骨膠原纖維結構完整性破壞或排列順序的改變、軟骨內蛋白聚糖等成分丟失，而相應的游離水就會通過損傷處進入關節軟骨內或在軟骨基質內與親水的氨基葡萄糖結合，導致軟骨基質水腫或軟骨細胞腫脹，局部含水量增加。受損的關節軟骨邊緣毛糙。正常軟骨的分層樣表現消失。鄰近組織損傷、水腫表現。

總之，T2mappiag成像可以發現沒有形態學改變的損傷的關節軟骨組織成分的改變，對診斷膝關節軟骨損傷，尤其是病變早期有很高的實用價值。

參考文獻：

[1]Michel D. Crema MD. Frank W. Roemer， MD. Monica D. Marra， et al. Articular cartilage in the knee：current MR imaging techniques and applications in clinical practice and research[J].Radiographics，2011，31（1）.

[2]楊金勇，趙兵.MRI在膝關節軟骨病變中的應用及研究進展[J].醫學影像學雜志，2009，19（3）：352-355.編輯/王海靜