T1 mapping聯合常規MRI掃描診斷髕骨軟化癥的價值

韋開榮　盧競　韋建林　鄒達　李濤

【摘要】 目的 探討T1 mapping在髕骨軟化癥診斷中的應用價值。

方法 正常對照組15個膝關節和經關節鏡證實的病例組38個膝關節行磁共振成像（MRI）掃描，包括常規MRI掃描和T1 mapping掃描。分別測量正常對照組、病例組髕骨軟骨的T1值，采用獨立樣本t檢驗比較兩組差異，并對髕骨軟骨的T1值進行ROC曲線分析。

結果 病例組38個膝關節，21個在常規MRI掃描圖像發現髕骨軟骨異常，14個在常規MRI掃描圖像未發現異常而在T1 mapping圖像發現異常。病例組髕骨軟骨的T1值明顯高于正常對照組，差異有統計學意義（t=-6.726，P<0.01）。T1 mapping評估髕骨軟化癥的ROC曲線下面積為0.912，當診斷界值取909.15 ms時，約登指數為0.737，敏感度為73.7%，特異度為100%。

結論 T1 mapping可用于評估髕骨軟骨損傷，為髕骨軟化癥的早期診斷提供幫助。

【關鍵詞】 髕骨軟化癥;關節軟骨;T1 mapping;磁共振成像

【Abstract】 Objective To explore the value of T1 mapping in the diagnosis of chondromalacia patellae.

Methods 15 knee joints in the control group and 38 knee joints confirmed by arthroscopy in the case group were scanned by MRI，including conventional MRI and T1 mapping.The T1 values of patellar cartilage in the groups were respectively measured and analyzed for their ROC curves using Ttest of independent samples thus to compare the differences between the two groups.

Results Among the 38 knee joints in the case group，patellar cartilage abnormalities were found in 21 cases by conventional MRI scan images，whereas 14 cases showed no abnormalities in routine MRI scan images but abnormalities in T1 mapping images.The T1 value of patellar cartilage in the case group was significantly higher than that in the control group and differed statistically （t=-6.726，P<0.01）.The area under the ROC curve of T1 mapping in the evaluation of chondromalacia patellae was 0.912.When the diagnostic threshold was 909.15 ms，the Youdens index was 0.737，the sensitivity was 73.7% and specificity was 100%.

Conclusion T1 mapping can be used for quantitative assessment of patellar cartilage injury and help to diagnose early chondromalacia patellae.

【Key words】 chondromalacia patellae; articular cartilage; T1 mapping; magnetic resonance imaging

髕骨軟化癥是髕骨背側關節軟骨的慢性磨損退變，可引起膝前區疼痛和膝關節無力，其臨床發病率較高，有文獻報道男性發病率達19.8%，女性發病率達36.4%[1]。髕骨軟化癥的主要病因是髕骨軌跡不良[2]，有學者以此為基礎根據髕骨相對位置來預判疾病的發生并取得一定的成果[1，3]，但這些方法并不能直接反映髕骨軟骨的當前受損情況。磁共振成像（MRI）是目前公認的評估關節軟骨損傷的最佳影像檢查方法，但常規MRI掃描圖像僅能評估形態學改變較為明顯的晚期軟骨損傷，對早期軟骨損傷的顯像仍有不足。明確診斷的滯后，將導致患者錯過最佳治療時機，被迫接受原本不必要的手術治療[4～5]。目前臨床和科研工作中通常以關節鏡作為評估膝關節軟骨損傷的金標準[6～7]，但由于是有創檢查，其難以成為所有髕骨軟化癥患者的常規篩查方法。本研究以關節鏡檢查為金標準，驗證磁共振功能成像T1 mapping評估早期髕骨軟骨損傷的可行性，為髕骨軟化癥的早期診斷提供新的思路。

1 資料與方法

1.1 研究對象

2019年1月至8月在我院就診，臨床懷疑有髕骨軟化癥、半月板或交叉韌帶損傷而擬行關節鏡手術的患者，所有患者均于術前行膝關節MRI檢查。病例組入選標準：①MRI檢查后2個月內接受關節鏡手術;②關節鏡確診髕骨軟化癥;③無膝關節手術史及近期膝關節外傷史;④無血色病、色素沉著絨毛結節滑膜炎等可能導致膝關節鐵沉積的疾病;⑤髕骨軟骨尚未大部分磨損或明顯變薄，可以準確方便地測量軟骨的T1值。最終37例患者的38個膝關節作為病例組納入研究范圍，其中男14例，女23例，年齡28～70歲，平均53.4歲。正常對照組入選標準：①既往無膝關節不適;②無膝關節手術史及外傷史;③查體及MRI檢查已排除髕骨位置異常。最終9例志愿者的15個膝關節作為正常對照組納入研究范圍，其中男4例，女5例，年齡25～35歲，平均27.9歲。

1.2 MRI掃描方法

采用Siemens Aera 1.5T磁共振掃描儀及膝關節專用固定線圈進行MRI掃描。患者仰臥位，頭足方向，足尖朝上，膝關節屈曲10°～15°，線圈內填充海綿墊固定。行矢狀位T1 mapping掃描，掃描參數：重復時間15 ms，回波時間1.83 ms，翻轉角5°、26°，矩陣大小256×256，視野16 cm，截面厚度3 mm，帶寬430 kHz。其他掃描序列包括膝關節常規矢狀位T1WI、矢狀位及冠狀位抑脂質子密度加權成像（PDWI）。

1.3 MRI圖像處理和評估

MRI圖像的處理和評估由2名資深骨肌組放射科醫生在圖像工作站進行，意見不一致時，討論后達成一致意見。在工作站上使用后處理軟件根據T1 mapping成像原始數據創建偽彩圖。病例組圖像分析，先觀察常規MRI掃描的髕骨軟骨圖像，然后觀察髕骨軟骨的T1 mapping圖像，分為3種情況：①常規MRI掃描圖像發現髕骨軟骨異常，且T1 mapping圖像發現代表T1值升高的綠色色階;②常規MRI掃描圖像未發現髕骨軟骨異常，而T1 mapping圖像發現代表T1值升高的綠色色階;③常規MRI圖像、T1 mapping圖像均未發現髕骨軟骨異常。病例組髕骨軟骨T1值的測量方法：對于上述前兩種情況，手動勾勒出T1 mapping圖像上代表T1值升高的綠色區域作為感興趣區（region of interesting，ROI）并測得該區域T1值，操作時適當放大圖像，避免將軟骨下骨及關節液圈入ROI范圍內，重復3次取均值;對于上述第三種情況，參考下述正常對照組髕骨軟骨T1值的測量方法進行測量。正常對照組髕骨軟骨T1值的測量方法：手動勾勒出整個髕骨軟骨的范圍作為ROI并測得該區域T1值，操作時適當放大圖像，避免將軟骨下骨及關節液圈入ROI范圍內，重復3次取均值。

1.4 統計學方法

統計學分析使用IBM SPSS Statistics 20軟件。獨立樣本t檢驗比較正常對照組、髕骨軟化癥患者的髕骨軟骨T1值差異。參考關節鏡診斷結果，以正常對照組、病例組髕骨軟骨的T1值為檢驗變量構建ROC曲線，驗證T1 mapping評估髕骨軟化癥的診斷效能。檢驗水準：α=0.05，雙側檢驗。

2 結果

正常對照組15個髕骨軟骨：常規MRI掃描圖像上信號均勻，邊緣光滑，形態正常，軟骨下骨質信號亦未見異常（圖1A）;T1 mapping圖像上軟骨均呈均勻一致的藍色色階，未見代表T1值升高的綠色色階（圖1B）。正常對照組髕骨軟骨的T1均值為（816.5±55.2）ms。病例組38個髕骨軟骨：①21個在常規MRI掃描圖像上發現髕骨軟骨異常，且在T1 mapping圖像上發現代表T1值升高的綠色色階（圖2A）;②14個在常規MRI掃描圖像上未發現髕骨軟骨異常，而在T1 mapping圖像上發現代表T1值升高的綠色色階（圖2B）;③3個在常規MRI圖像、T1 mapping圖像上均未發現髕骨軟骨異常。病例組髕骨軟骨的T1均值為（1075.2±220.2）ms。髕骨軟化癥患者髕骨軟骨的T1值明顯高于正常對照組，差異有統計學意義（t=-6.726，P<0.05）。

參考關節鏡診斷結果，以正常對照組、病例組髕骨軟骨的T1值為檢驗變量構建T1 mapping評估髕骨軟化癥的ROC曲線（圖3），曲線下面積為0.912，95%置信區間為（0.837，0.988），約登指數最大值為0.737，對應的最佳診斷界值為909.15 ms，此時敏感度為73.7%，特異度為100.0%。

3 討論

髕骨軟化癥的本質是髕骨軟骨的退行性改變。有學者認為其實際上也屬于膝關節退行性改變的病理改變之一，而且屬于早期改變，隨著軟骨退變的進展，最終會發展為膝關節骨關節炎[8]。疾病發展到后期，患者的膝關節活動受限，嚴重影響生活質量，甚至可能致殘。延誤病情還可能導致患者被迫接受本來不必要的手術治療，并經歷術后緩慢的康復過程。

我們認為影像學檢查最重要的任務就是對髕骨軟骨損傷進行早期明確診斷。MRI是目前公認的評估關節軟骨損傷最優的影像學檢查方法，然而常規MRI掃描圖像對早期髕骨軟骨損傷顯像能力有限。本組38個髕骨軟化癥，在術前能通過常規MRI圖像確診的僅21個，尚有17個在術前常規MRI圖像顯示為陰性。

正常關節軟骨內軟骨細胞只占濕重的4%，而水占濕重的65%～85%，軟骨濕重的主要成分是水和細胞外基質[9]，軟骨細胞的缺乏導致軟骨損傷后自愈能力下降。T1 mapping是近年來新興的磁共振功能成像技術，其應用于關節軟骨成像的理論基礎是：關節軟骨的T1值主要受軟骨內水含量的影響[10～11]，早期關節軟骨損傷通常首先導致軟骨內水含量的增加[9，12]，而一般沒有或者僅有輕微的形態學改變。本組38個髕骨軟化癥，有14個在術前常規MRI掃描未發現髕骨軟骨異常，而在T1 mapping掃描發現異常。這是由于髕骨軟化癥患者髕骨軟骨的T1值明顯高于正常軟骨，從而在T1 mapping圖像上顯示出異常的綠色色階。T1 mapping相較于常規MRI成像的優勢在于，其不依賴于軟骨的形態學改變來診斷軟骨損傷，而是通過評估軟骨內水含量的變化來反映軟骨損傷早期的生化改變。

根據我們的實際工作經驗，T1 mapping不應脫離常規MRI掃描圖像單獨應用。對于有明顯形態學改變的軟骨損傷，常規MRI掃描圖像更有意義，且常規MRI掃描圖像也是磁共振評估膝關節內其他組織結構的必要條件。應用T1 mapping的意義在于，更早發現尚未發生明顯形態學改變的早期髕骨軟骨損傷。

總之，本研究的結果表明T1 mapping技術可用于評估髕骨軟骨損傷，為髕骨軟化癥患者的早期診斷提供幫助。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2019-10-12 修回日期：2019-12-21）

（編輯：潘明志）