T2* mapping評估男性半程馬拉松后半月板改變

鄭孝眾，周 靜，田 甜，姚婉貞，丁建平

(杭州師范大學附屬醫院放射科，浙江 杭州 310015)

半月板是位于膝關節股骨和脛骨關節面之間的纖維軟骨，其損傷是導致骨關節炎(osteoarthritis，OA)的重要因素[1]。目前對于長距離跑步是否會對膝關節半月板造成損傷尚無定論，如HANSEN等[2]發現中等水平跑步不增加健康人OA風險，反而可能具有保護作用，而 DRIBAN等[3]則認為過度跑步可能加速OA發作。T2*mapping技術對軟骨組織內水含量、膠原纖維等成分的變化甚為敏感，可能為早期治療疾病及預防其進展提供重要參考。目前MRI定量評估半月板主要針對OA患者[1]，對運動后半月板改變的報道較少。本研究采用T2*mapping技術評價半程馬拉松對男性膝關節半月板的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 于2020年6月—10月招募16名男性業余馬拉松運動員，年齡26～53歲，平均(41.1±8.6)歲；體質量指數20.05～26.57 kg/m2，平均(23.06±1.71)kg/m2。納入標準：①膝關節無創傷和外科手術史；②曾參加一次及以上馬拉松賽事；③每周跑步至少3次，每次≥5 km，持續1年以上。排除標準：①罹患影響關節軟骨代謝的疾病；②存在MR檢查禁忌證。本研究通過杭州師范大學附屬醫院倫理委員會批準[編號：2019(論02)-HS-15]。檢查前受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Aera 1.5 T MR掃描儀，膝關節專用15通道線圈，自動定位系統，于半程馬拉松運動前1個月內行首次雙膝部MR掃描，掃描前1周避免劇烈運動，并在掃描前休息30 min；于受試者完成半程馬拉松(21 km，用時1～3 h)后3 h內行第2次掃描，此后3天及1周分別行第3、4次掃描，期間停止跑步。檢查時囑受試者仰臥，膝關節自然伸直并置于線圈中，以沙袋固定，以髕骨下緣為中心進行掃描。參數：矢狀位脂肪抑制質子加權成像(fat-suppression proton density weighted imaging，FS-PDWI)序列，TR 3 300 ms，TE 38 ms，FA 150°，FOV 160 mm×160 mm，層厚3 mm，層間距0.6 mm，帶寬193 Hz/Px；矢狀位T2*mapping序列，TR 905 ms，TE 4.35、11.57、18.89、26.21、33.53 ms，FA 60°，FOV 160 mm×160 mm，層厚3 mm，層間距0.6 mm，帶寬260 Hz/Px。

1.3 圖像評估 采用Fusion工具融合解剖圖像與T2*mapping偽彩圖，獲得融合圖像。將膝關節半月板分為內、外側半月板前角、后角及體部，由1名具有3年以上工作經驗的放射科醫師選取顯示各區域最大層面圖像手動勾畫ROI，盡量避開關節積液及軟骨，得到對應區域半月板的平均T2*值；共測量2次，間隔時間>14天。見圖1。

圖1 業余馬拉松運動員，男，37歲 半程馬拉松運動前(A)、運動后3 h(B)、3天(C)及1周(D)膝關節內側半月板后角T2* mapping偽彩圖

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以±s表示計量資料，采用獨立樣本t檢驗比較膝關節內、外側半月板T2*值；采用單因素方差分析比較各時間點半月板各區域T2*值的差異，兩兩比較采用LSD檢驗。以組內相關系數(intra-class correlation coefficient，ICC)評價觀察者2次測量的一致性，ICC≥0.75為一致性良好，0.40≤ICC<0.75為一致性中等，ICC<0.40為一致性差。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2側膝關節MRI因圖存在偽影而被排除，共30側膝關節、包括16側右膝及14側左膝MRI納入研究。

30側半月板均未見撕裂，信號未見明顯變化。前后2次T2*平均測值分別為(8.731±1.249)ms及(8.863±1.217)ms，觀察者間一致性良好(ICC=0.817，P<0.05)。

完成半程馬拉松賽事前，受試者膝關節內側半月板T2*值[(8.67±1.04)ms]顯著高于外側半月板[(8.11±0.93)ms，t=3.75，P<0.05]。運動后3 h及3天膝關節半月板各區域T2*值均顯著高于運動前(P均<0.05)；運動后1周半月板各區域T2*值與運動前比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。運動后3天，內側半月板體部T2*值顯著高于運動后3 h(P<0.05)；運動后1周半月板各個區域T2*值均顯著低于運動后3天(P均<0.05)，而與運動前比較差異均無統計學意義(P均>0.05)；運動后1周外側半月板前角及后角T2*值均顯著低于運動后3 h(P均<0.05)。見表1。

表1 男性完成半程馬拉松運動前后膝關節半月板T2*值比較(±s，n=30)

表1 男性完成半程馬拉松運動前后膝關節半月板T2*值比較(±s，n=30)

時間點內側半月板前角后角體部外側半月板前角后角體部運動前8.45±0.228.66±0.198.88±0.158.34±0.238.02±0.147.98±0.13運動后3h9.03±0.21*9.31±0.18*9.15±0.17*9.07±0.20*8.77±0.15*8.45±0.58*運動后3天9.00±0.22*9.61±0.23*9.54±0.23*#9.13±0.22*8.82±0.16*8.58±0.19*運動后1周8.53±0.21#▲8.87±0.17#▲9.03±0.17▲8.63±0.22#▲8.28±0.18#▲8.19±0.16▲F值12.3016.0719.8612.8915.398.97P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

注：*：與運動前比較P<0.05；#：與運動后3 h比較P<0.05；▲：與運動后3天比較P<0.05

3 討論

針對馬拉松運動對人體膝關節的影響尚存爭議，SHELLOCK等[4]發現馬拉松運動員半月板撕裂患病率低于久坐者，且跑步運動員與普通人的半月板退化程度相同。HOHMANN等[5]采用常規MRI定性觀察馬拉松運動后運動員的膝關節，結果顯示長距離跑步并未對膝關節造成明顯損傷。本研究MRI顯示，男性業余馬拉松運動員完成半程馬拉松運動后膝關節半月板各區域信號相比運動前未見明顯變化，與既往研究[4-5]基本相符。

MR定量技術可為于分子水平早期診斷半月板損傷提供影像學依據。T2 mapping是目前研究軟骨生化成分的最常用影像學技術之一，對組織中水的相互作用十分敏感，其測值取決于膠原含量、方向和各向異性。一項前瞻性臨床驗證研究[6]結果顯示，半月板退變及損傷時，其T2值均明顯增加。T2*mapping成像是在T2 mapping成像的基礎上研發而來，但其成像采用多回波梯度序列，與T2 mapping并不相同，無180°聚相位脈沖，故T2*值可反映自旋-自旋弛豫，成像較快，對軟骨組織的膠原纖維各向異性及含水量變化均較敏感，采集速度及圖像空間分辨率更優于T2 mapping[7]。

本研究結果顯示，運動前男性業余馬拉松運動員內側半月板的T2*值顯著高于外側半月板，可能與內、外側半月板成分有關。MAKRIS等[8]發現內側半月板的膠原蛋白及蛋白聚糖均少于外側，水含量則高于外側；正常情況下，蛋白聚糖負責半月板內的水合作用，限制水分遷移并增加半月板的韌性；內側半月板蛋白聚糖較少，導致游離水增加，故T2值增加，提示內側半月板對退行性損傷的易感程度高于外側。

本研究發現運動后3 h及3天半月板各區域T2*值均顯著高于運動前，提示半程馬拉松運動后半月板生化成分會發生改變；而運動后1周半月板各區域T2*值較運動后3天顯著下降，并已基本恢復至運動前的基線水平，可能因運動雖未致膠原纖維網狀結構破壞，但使半月板膠原纖維方向及水含量發生變化，而此時生化成分仍未完全復原。STEHLING等[9]發現T2值在完成馬拉松賽事3個月后完全恢復至運動前水平。此外，本組內側半月板后角T2*值運動后升高最為明顯，與SUBBURAJ等[10]的結果相似。既往研究[11]表明內側半月板后角變性發生率最高，可能與其結構特性有關：內側半月板易變性低、直徑大、厚度薄，正常狀態下膝關節60%～80%的壓力負荷由內側半月板傳導[12]，導致運動中內側半月板較外側承受更大壓力負荷，更易發生損傷。

綜上，T2*mapping技術可較為敏感地評估半月板變化；男性業余馬拉松運動員完成半程馬拉松運動后，其膝關節半月板T2*值變化為可逆性改變，可能與其成分改變相關。本研究的主要局限性：①樣本量小；②缺乏病理結果的支持；③僅隨訪至運動后1周，有待完善。