T2 mapping序列對強直性脊柱炎的早期診斷價值

甄濤　胡大成　陳文輝★

T2 mapping序列對強直性脊柱炎的早期診斷價值

甄濤胡大成陳文輝★

目的 探討T2 mapping序列對強直性脊柱炎（AS）的早期診斷價值。方法 收集有慢性炎性下腰痛癥狀的患者50例，其中臨床診斷為AS的36例，另14例診斷為單純慢性下腰痛（LBP）。所有患者均進行骶髂關節常規序列及8回波T2 mapping 序列的掃描，分別測量兩組患者雙側骶髂骨骨性關節面下骨髓的T2值，并進行統計學分析。結果 AS組左、右側及雙側骶骨T2值與LBP組比較差異無統計學意義。AS組左、右側及雙側髂骨T2值均大于LBP組（P＜0.05），差異有統計學意義。36例AS患者中的26例中共發現60處病灶，病灶與其周圍相對正常組織比較，差異有顯著性（P=0.000）。結論 T2 mapping 序列可早期發現骶髂關節骨髓T2值的改變，可對AS早期骨髓病變與單純的慢性下腰痛患者進行鑒別，有利于患者的早期診斷。

T2 mapping 磁共振 骶髂關節 強直性脊柱炎

血清學檢測陰性脊柱關節病（SpA）是一種原發的影響脊柱、骶髂關節、外周大關節及肌腱處的炎癥性病變，它的發生發展與人類白細胞抗原-B27（HLA-B27）基因有關［1］。AS是一種血清陰性脊柱關節病的原型，是SpA中最常見的一種類型。磁共振成像技術由于其較高的組織分辨率及其對病灶的高敏感性，被越來越多的用于AS患者的早期診斷。T2 mapping序列是一種可對組織定量測量的新序列，被較多的用于檢測肌肉、關節軟骨等病變。但鮮有文獻報道采用T2 mapping序列測量骨髓的T2值。本研究旨在探索T2 mapping序列是否可用于檢測早期AS患者骶髂關節，特別是骶髂骨骨髓的改變，并進一步探索該序列是否可對骨髓病變進行定量研究。

1　臨床資料

1.1一般資料 收集自2011年9月至2012年4月本院有慢性下腰痛癥狀，發病年齡＜45歲且癥狀出現時間＞3個月的患者50例，診斷為AS的患者36例，其中男24例，女12例；年齡7～57歲。其中多數伴C反應蛋白升高和血沉加快。另外14例患者中男9例，女5例；年齡14～46歲。由于實驗室指標及影像學表現不支持AS，結合病史診斷為單純慢性下腰痛（LBP）。所有受檢者均排除其他風濕性疾病、外傷、腫瘤、感染及椎間盤突出的病史。所有患者均簽署知情同意書。

1.2檢測方法 診斷標準采用2009年制定的血清學檢測陰性脊柱關節病國際社會評估（ASAS）標準［2］。使用GE公司的1.5T超導磁共振掃描儀，運用8通道心臟相控陣線圈進行骶髂關節常規序列及T2 mapping序列的掃描。常規序列包括斜冠狀位短時反轉恢復序列，軸位的T1加權序列及T2加權壓脂序列，另外所有受檢者均加掃軸位的T2 mapping序列（TR 1100ms TE 10.2、20.4、30.7、40.9、51.1、61.3、71.6、81.8ms）。運用GE AW4.4工作站上的Function tool軟件對所有對象的T2 mapping 圖像進行后處理，并生成偽彩圖。將偽彩圖的閾值設定為25～75mm，因為此范圍能較好的顯示雙側骶髂關節的軟骨。為了減小激勵回波和磁化傳遞效應造成的誤差，在屏蔽了第一個回波的情況下生成偽彩圖。同時以軸位T2加權序列作為參照像，分別測量兩組患者兩側骶髂骨骨髓的T2值。對所有的圖像取骶髂關節軟骨顯示最完整的層面，分別在雙側骶髂骨骨髓內設置前、中、后三個興趣區，面積約30mm2，興趣區盡量靠近骶髂關節軟骨，但不接觸軟骨區，并且盡量避開偽影、血管、硬化區、骨皮質及明顯的病灶區域。同時，如果發現明顯病灶，則將興趣區放在病灶的最大層面中央，并在病灶附近相對正常的骨髓區選取相應大小的區域測量T2值。

1.3統計學方法 采用SPSS18.0統計軟件包。計量資料以表示，采用獨立樣本t檢驗和配對樣本t檢驗對病灶和周圍相對正常區骨髓的T2值進行比較。P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1早期AS組與LBP組骶髂關節骨髓T2值比較 見表1。

表1　早期AS組與LBP組骶髂關節骨髓T2值比較［ms，（x±s）］

2.2早期AS患者病灶與鄰近相對正常區T2值比較 見表2。

表2　早期AS患者病灶與鄰近相對正常區T2值比較［ms，（x±s）］

3　討論

T2 mapping序列是一種多回波脈沖序列。它根據T2弛豫曲線上不同時間的信號強度，通過公式的計算得到組織的T2值［3］。它可反映軟骨內水分子和膠原纖維的相互作用［4］，也可反映自由水氫質子之間能量交換的能力及基質結構和水含量［3］，因此其常被作為一種可用于定量評價軟骨的有效無創技術。文獻報道，此序列被用于評價骨軟骨病灶自體軟骨細胞移植后的修復組織的愈合情況［4］。Bining H J等［5］還用此序列證明軟骨下骨髓水腫與相應部位的軟骨損傷具有顯著的相關性。除了在軟骨上的應用，該序列還被應用于其它如骨骼肌，心肌的功能，肝臟腫瘤等多個方面研究［6～8］。雖然T2 mapping序列應用廣泛，但鮮有直接用該序列評價骨髓的報道，可能是由于骨髓內脂肪組織的存在，對測量結果會產生一定的影響。本實驗結果發現T2值的測量在鑒別早期AS患者和單純慢性下腰痛患者的骨髓信號改變，有一定的價值，但有一組數據與設想結果不符合，即雖然AS組較LBP組的雙側骶骨骨髓T2值波動較大，但兩組的均值相近，差異無統計學意義，這可能是由于樣本量不夠，且骶骨的軟骨較厚，編織骨密度較大，受累程度較髂骨相對晚或程度輕造成的。其余結果均與實驗設計時的設想相符。AS組患者骨髓T2值升高，說明骨髓的水分子含量升高及炎性滲出物增多，Heiner Appe等［9］通過脊柱小關節活檢及免疫組織化學研究，發現AS患者的骨髓有較多的炎性細胞浸潤，包括單核細胞以及淋巴細胞，且這些炎性細胞是導致骨髓間質水腫的真正原因，通過與磁共振圖像的比較，發現骨髓水腫的程度與磁共振上的表現具有顯著相關性，但炎性反應產生骨髓水腫的程度多不相同，即可解釋有的患者癥狀很重，但在磁共振圖像上無明顯異常的原因。而T2值受組織周圍環境變化影響較大，即使沒有明顯的水腫，只要感興趣區周圍環境（包括細胞密度及間質的成分）發生改變，T2值必然也隨之發生變化。另外作者對LBP組的統計學分析數據表明，骨髓的T2值與年齡成正相關，這也符合人體骨髓逐漸由紅骨髓向黃骨髓轉變的過程，在此過程中，骨髓中的礦物質減少，而骨髓中的礦物質有縮短橫向弛豫時間的作用，另外，Celenk，P等［10］通過對松質骨T2值的測量，認為除了骨髓中礦物質減少這個因素，骨小梁網狀結構距離的增加及脂肪沉積的增加，也是導致橫向弛豫時間延長的因素，但這些改變主要發生在椎體等中軸骨及四肢等承重部位，因為他們發現下頜骨骨髓T2值的改變與年齡無相關性。Selby等［11］發現T2值的變化與小梁骨自身的彈性模量結構等因素有關，骨髓T2值可反映小梁骨網狀結構的密度及其空間幾何形態的特點。T2值也是反映小梁骨結構隨年齡變化的最敏感參數，在骨質疏松患者，T2馳豫時間明顯增加。因此，Grampp等［12］認為，骨髓T2值的定量測定，可以作為骨質疏松診斷及治療效果監測的標準手段。同樣，當病變累及肌肉等軟組織時，由于軟組織較骨髓組織的細胞間隙更為疏松，常引起的間質水腫會更加嚴重，從而引起T2值增高的幅度更加明顯。

偽彩圖顯示多數LBP患者的軟骨光滑且完整，而AS患者的軟骨多有缺失，且十分毛糙，偽彩圖有時還能顯示關節間隙和關節囊，從而區分骶髂關節面的軟骨，但是由于骶髂關節的軟骨十分菲薄，要測量其T2值有一定困難，會出現較大誤差，因此作者僅通過目測對雙側骶髂關節進行粗略分析，并未做精確定量分析的工作，進一步的分析，有待于今后技術的升級，如圖像分辨率的提高等后續的相關工作。小的樣本量給本研究帶來了一定的局限性，也增大了實驗誤差，未來，將會做進一步的研究，加大樣本采集量，讓實驗結果更具有說服力。

1 Maksymowych， W. P. Progress in spondylarthritis.Spondyloarthritis：lessons from imaging. Arthritis Res Ther， 2009，11（3）： 222.

2 Rudwaleit ，M，Landewe，R，Van der Heijde D ，et al.， The development of Assessment of SpondyloArthritis international Society classification criteria for axial spondyloarthritis （part II）： validation and final selection. Ann Rheum Dis， 2009，68（6）： 777～783.

3 Mosher， T.J，Smith， H，Dardzinski， et al.MR imaging and T2 mapping offemoral cartilage： in vivo determination of the magic angle effect. AJR Am J Roentgenol， 2001，177（3）：665～669.

4 Battaglia M， Vannini F， Buda R， et al. Arthroscopic autologous chondrocyte implantation in osteochondral lesions of the talus： mid-term T2-mapping MRI evaluation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc， 2011， 19（8）：1376～1384.

5 Bining H J Santos R，Andrews G ，et al.Can T2 relaxation values and color maps be used to detect chondral damage utilizing subchondral bone marrow edema as a marker？ Skeletal Radiol， 2009，38（5）： 459～465.

6 Tawara N，Nitta O， Kuruma H，et al.T2 mapping of muscle activity using ultrafast imaging. Magn Reson Med Sci， 2011，10（2）： 85～91.

7 Markl M，Rustogi R，Galizia M，et al.Myocardial T2-mapping and velocity mapping： Changes in regional left ventricular structure and function after heart transplantation. Magn Reson Med， 2013，70（2）：517～526.

8 Cieszanowski A， Anysz-Grodzicka A， Szeszkowski W， et al. Characterization of focal liver lesions using quantitative techniques： comparison of apparent diffusion coefficient values and T2 relaxation times. Eur Radiol， 2012，22（11）： 2514～2524.

9 Appel H，Loddenkemper C，Grozdanovic Z， et al.Correlation of histopathological findings and magnetic resonance imaging in the spine of patients with ankylosing spondylitis. Arthritis Res Ther， 2006，8（5）：R143. 10 Celenk P，C Celenk.Evaluation by quantitative magnetic resonance imaging of trabecular bone quality in mandible and cervical vertebrae. Clin Oral Implants Res， 2010，21（4）：409～413.

11 Selby K，Majumdar S，Newitt DC，et al.Investigation of MR decay rates in microphantom models of trabecular bone. J Magn Reson Imaging，1996，6（3）：549～559.

12 Grampp S， Majumdar S，Jergas M，et al.MRI of bone marrow in the distal radius： in vivo precision of effective transverse relaxation times. Eur Radiol， 1995，5（1）：43～48.

Objective To investigate the value of T2 mapping sequence in early diagnosis of ankylosing spondylitis. Methods 50 patients with chronic infl amatory low back pain symptoms were collected in this study，out of which 36 patients were clinically diagnosed as AS and the remaining 14 as simple chronic low back pain （LBP）.Images were obtained using a 1.5T MR scanner HDxt GE. The sequences included traditional sequences and 8 echo T2 mapping sequence. T2 values of subchondral bone morrow in bilateral ilium and sacrum along the sacroiliac joint were measured using GE AW4.4 post-processing workstation. An independent two sample t-test （SPSS Version 18）was used to statistically analyse the difference of T2 values between AS and LBP patients with P value of＜0.05 as the level of statistically signifi cant different. Results There was no statistically signifi cant difference between the AS and LBP group of the mean T2 values in bilateral sacrum. The mean T2 values in bilateral iliac bone marrow of AS patients were higher than the LBP patients （P＜0.05）. There were 26 patients with a total of 60 lesions in 36 AS patients . The mean T2 values of the lesions were higher than the neighboring relatively normal tissues.（P＜0.05）. Conclusion T2 mapping sequence could detect the early change of the T2 values of bone marrow，by which early bone marrow lesions of ankylosing spondylitis could be detected and we could use this technology to differentiate simple chronic low back pain and AS patients.

T2 mapping Magnetic resonance Sacroiliac joint Ankylosing spondylitis

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