T2* mapping 技術評估早期膝關節軟骨退變

盧彥君，盧 競（通訊作者），李 濤

（柳州市工人醫院放射科 廣西 柳州 545005）

膝關節骨關節炎是中老年常見病，其主要病理改變之一是關節軟骨退變。軟骨組織缺乏血管和神經滋養，當退變發展到后期其自愈能力有限[1]，早期診斷和治療十分重要[2]。MR 是診斷關節軟骨退變的首選影像學方法，但常規MR 成像診斷早期軟骨退變的陽性率低。T2*mapping 技術是目前較為熱門的MR 功能成像技術，相較于T2 mapping，其成像時間更短、分辨率更高。本研究將常規MR 成像顯示膝關節軟骨正常而關節鏡診斷軟骨退變的病例篩選出來，探討T2*mapping 技術評估早期膝關節軟骨退變的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2018 年1 月—2019 年9 月在我院就診，臨床懷疑有膝關節軟骨退變、韌帶或半月板損傷而擬行關節鏡手術的患者，在術前行常規MR 成像和T2*mapping 掃描。納入標準：①MR 檢查后的2 個月內接受了關節鏡手術；②常規MR 成像顯示膝關節軟骨正常而關節鏡診斷軟骨退變的。排除標準：①既往膝關節手術史；②近期膝關節外傷史；③患血色病、色素沉著絨毛結節滑膜炎等可能導致鐵沉積的疾病。64 例患者的65 個膝關節最終納入研究范圍，男性22 例，女性42 例，年齡28 ～74 歲，平均（53±12）歲。

1.2 MR 檢查方法

膝關節MR 檢查使用西門子Aera 1.5T 磁共振及膝關節專用固定線圈。行膝關節常規矢狀位T1WI、矢狀位及冠狀位抑脂PDWI 掃描，以及矢狀位T2*mapping 掃描。T2*mapping 掃描成像參數為重復時間952 毫秒，回波時間4.18、11.32、18.46、25.60、32.74 毫秒，翻轉角60 度，矩陣大小256×256，視野16 厘米，截面厚度3 毫米。

1.3 MR 圖像評估

MR 圖像評估由2 名資深骨肌組放射科醫生承擔，有不同意見時協商達成一致意見。將膝關節分為髕骨關節面、股骨滑車關節面、股骨內側髁關節面、股骨外側髁關節面、脛骨內側髁關節面、脛骨外側髁關節面。記錄常規MR 成像顯示為正常軟骨的所在關節面和數量。觀察上述MR 常規成像顯示為正常軟骨的T2*mapping 偽彩圖，如關節軟骨內存在代表弛豫時間異常的綠色色階，記錄其所在關節面和數量并與關節鏡結果對照。手動勾劃綠色色階的范圍并測量記錄該區域的T2*值，作為退變區域T2*值。在出現綠色色階軟骨的同關節面1cm 范圍內的，勾劃一個的藍色色階區域并測量記錄該區域T2*值，作為正常區域T2*值。勾劃感興趣區時，適當放大圖像，避免將軟骨下骨和關節液劃入。

1.4 關節鏡手術

所有關節鏡手術由我院1 名資深骨科醫生承擔，在關節鏡下仔細檢查膝關節的所有關節面，根據改良的軟骨損傷Noyes 分級標準[3]，記錄軟骨退變的分級及其所在關節面和數量。

1.5 統計學方法

SPSS Statistics 20 軟件，獨立樣本t檢驗比較軟骨內退變區域T2*值與正常區域T2*值是否存在差異，P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

65 個膝關節關節鏡診斷軟骨退變113 處，詳見表。

65 個膝關節T2*mapping 診斷軟骨退變72 處，診斷陽性率63.7%，詳見表1。T2*mapping 偽彩圖顯示：正常軟骨厚度均勻，邊緣光整，呈均勻的藍色色階；軟骨內的退變區域由于T2*值升高而出現綠色色階（圖1）。

尚有41 處軟骨退變T2*mapping 診斷為陰性，其中38處（92.7%）為1 級軟骨損傷，3 處（7.3%）為2A 級軟骨損傷。

T2*mapping 診斷的72 處軟骨退變區域的T2*均值為30±8.1ms，正常區域的T2*均值為23±5.1ms，差異有統計學意義（t=5.585，P＜0.05）。

表 關節鏡與T2* mapping 診斷結果對照（例）

圖1：女，51 歲，髕骨軟骨退變。A：抑脂PDWI 示髕骨軟骨形態、信號正常（箭頭）；B：T2* mapping 偽彩圖示髕骨軟骨內出現綠色色階（箭頭）。

3 討論

關節軟骨內軟骨細胞含量很少，主要成分是細胞外基質和水。包含粘多糖和二型膠原纖維的細胞外基質形成大分子網絡，含有豐富的負電荷，從而將水吸附于軟骨內[4]。軟骨退變早期通常首先發生粘多糖的減少和含水量的增加而尚無形態改變。

T2 mapping 是目前應用較為廣泛和成熟的評估關節軟骨退變的磁共振技術。關節軟骨的T2 值反映了軟骨的含水量、膠原含量，T2 值異常升高代表存在軟骨退變。由于序列設計上的相關性，T2*mapping 的T2*值也同樣反應了軟骨內含水量和膠原結構的改變[5-6]。相較于T2 mapping 技術，T2*mapping 擁有更高的分辨率[7]，同時由于GRE 序列成像速度較SE 序列快，成像時間也更短。

本研究的結果證實，T2*mapping 技術可明顯提高MR診斷早期膝關節軟骨退變的陽性率。關節鏡證實這些軟骨退變均為1 級或2A 級，還處于軟骨退變的早期，軟骨內的生化成分改變，而尚無或僅有輕微的形態改變。相較于傳統MR 成像，T2*mapping 技術的優勢在于可以直接通過T2*值的變化反應軟骨內生化成分的改變，而不需要依賴關節軟骨的形態改變來評估軟骨退變。統計分析發現，軟骨退變區域的T2*值明顯高于正常區域，這是通過T2*mapping 偽彩圖將軟骨的退變區域與正常區域進行區分的基礎。軟骨的退變區域顯示為綠色色階，代表軟骨的T2*值較正常區域明顯升高。

本研究通過T2*mapping 技術將MR 診斷早期膝關節軟骨退變的陽性率提高到63.7%，尚有36.3%的早期軟骨退變在T2*mapping 診斷為陰性。單獨分析這41 處早期軟骨退變，發現其中38 處（92.7%）為1 級，3 處（7.3%）為2A 級。在1 級軟骨退變時軟骨內生化成分改變尚不明顯，退變區域的T2*值改變尚小，可能導致T2*mapping 漏診。

總之，利用T2*mapping 技術評估早期膝關節軟骨退變是可行的，可明顯提高MR 術前診斷早期軟骨退變的陽性率。