3.0T MRI T2-mapping成像对膝关节软骨退变的临床价值

湖北省武汉市第一医院放射科(湖北 武汉 430022)

龙 斌 董 进 宋少辉马志娟 涂 茜 彭红芬蒋宇宏

3.0T MRI T2-mapping成像对膝关节软骨退变的临床价值

湖北省武汉市第一医院放射科(湖北 武汉 430022)

龙 斌 董 进 宋少辉马志娟 涂 茜 彭红芬蒋宇宏

目的探讨3.0T MRI T2-mapping在膝关节软骨退变中的临床价值。材料和方法对46例患者(男26例，女20，平均年龄56岁)膝关节行3.0T MRI常规序列平扫及T2-mapping成像，对膝关节软骨退变按ICRS标准分级，测量膝关节内外侧髁、髌软骨外侧、内侧软骨T2值。结果轻度OA组、重度OA组膝关节软骨T2值高于正常组，差异有统计学意义(P＜0.05)；重度OA组关节软骨T2值高于轻度组，但差异无统计学意义(P＞0.05)。结论膝关节软骨退变随病变的严重程度T2值增加，MR T2-mapping成像对OA的诊疗具有较高的临床价值。

骨关节炎；膝关节；关节软骨；磁共振成像；T2值

关节软骨退变是骨关节炎(osteoarthritis，OA)早期主要的病理生理学变化，常规MRI可用于诊断OA，无创性显示其软骨缺损及其邻近骨质结构变化。本研究对膝关节软骨病变PDWI表现按照ICRS标准分级，测量膝关节软骨T2值，比较不同MRI分级软骨间T2值的差异。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2011年10月～2012年6月间临床诊断膝关节OA患者46例，均在我院接受膝关节MR检查的(男26例，女20例)，年龄44～68岁，平均年龄56岁。既往无膝关节骨折、炎性关节炎、膝关节肿瘤病史和手术史。所有检查者MRI检查前2h均无剧烈运动。

1.2 MR检查应用GE signal HDxt 3.0T磁共振扫描仪、8通道膝关节线圈。对所有患者行常规矢状位FSE T1WI、矢状位FRFSE T2WI/ PDWI、冠状位FRFSE T2WI序列扫描。T2-mapping成像采用8回波FSE轴位扫描，扫描参数：TR=1000ms，TE=8.8ms/17.6ms/26.7ms/35. 3ms/44.1ms/52.9ms/61.8ms/70.6ms，层厚4.0mm，层间距2mm，FOV 16cm×16cm，矩阵320×192，NEX=1，扫描时间3.5min。

1.3 图像评价采用ICRS标准[1]对矢状位PDWI序列膝关节软骨病变最显著处进行分级：0级(正常)，软骨表面光滑，信号均匀，软骨下骨信号无异常；Ⅰ级，软骨表面光滑，软骨下骨局部高信号；Ⅱ级，软骨表面局部缺损未及软骨全层1/2；Ⅲ级，软骨缺损深达全层1/2以上，Ⅳ级，软骨全层缺损、剥脱，软骨下骨裸露。将0级划为正常组，将Ⅰ～Ⅱ级划为OA轻度组，Ⅲ～Ⅳ级划为OA重度组。由两位主治以上医师分别阅片，意见不一致时，协商后达成共识。

在GE ADW4.5工作站上处理图像，由Functool软件包生成T2-mapping色阶图，分别测量股骨内侧髁、外侧髁、髌骨内、外侧软骨的T2值，并以矢状位PDWI序列为参照，在T2-mapping图对应区域勾画兴趣区(ROI)，测量时放大图像，ROI避开关节液、软骨下骨，尽量包括软骨全层。

1.4 统计学方法采用SPSS16.0软件进行统计学分析，测量结果以X-±s表示，单位ms，对MRI分级病变T2值差别采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)，方差不齐时采用Dunnett法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

46例患者中，正常组13例，轻度OA组19例，重度OA组14例，其关节软骨T2值测量结果见表1。软骨T2值统计学分析结果显示，轻度OA组、重度OA组膝关节软骨T2值均高于正常组，差异有统计学意义(P＜0.05)重度OA组T2值高于轻度组，但组间差异无统计学意义(P＞0.05)。T2-mapping图显示正常软骨信号色阶均匀，病变处软骨色阶信号不均，且可以显示病变处软骨缺损，测量T2值得结果显示病变处软骨T2值较正常组(MRI 0级)软骨T2信号增高，软骨缺损邻近软骨较正常软骨T2值明显增高(图1-2)。

3 讨 论

3.1 T2-mapping评价软骨病变的原理T2-mapping成像采用多回波序列测量组织的T2值[2]，是目前应用较为广泛的软骨MR生理成像技术[3]。关节软骨软骨成分的各向异性、水分子含量、蛋白多糖含量影响了软骨的T2值[4]。关节软骨损伤早期首先表现为细胞外基质合成与分解失衡，软骨表面胶原结构的破坏及胶原纤维的排列方式改变，软骨表面的摩擦及对水分子通透性的增加，均导致了软骨T2值的升高；同时蛋白多糖合成受限且丢失过多。这一系列变化削弱了软骨的负重能力，导致软骨表面纤维化、形成裂缝，随后软骨变薄，体积缩小[5]。本研究中轻度OA组、重度OA组膝关节软骨T2值较正常组均有升高，且重度OA组高于轻度组，与以往研究[6]中T2值随着OA病变的严重程度而增加的结论相符。

表1 正常组、轻度OA组、重度OA组膝关节软骨平均T2值（单位ms，± s）

表1 正常组、轻度OA组、重度OA组膝关节软骨平均T2值（单位ms，± s）

分组 股骨外侧髁 股骨内侧髁 髌骨外侧 髌骨内侧正常组 34.65±3.02 37.06±5.25 32.50±2.99 32.61±2.99轻度OA组 44.04±8.12 44.46±6.37 44.41±6.90 46.80±7.04重度OA组 49.63±9.61 48.60±5.71 48.36±10.52 50.56±6.70

图1 患者男，48岁，右膝关节外伤后疼痛3天，A.矢状位PDWI是右膝关节软骨形态规整，信号均匀；B.轴位T2-mapping图髌软骨信号色阶均匀，边缘光滑，兴趣区（ROI）T2值分别为30.257ms、34.103ms 图2 患者男，70岁，右膝关节疼痛2年，运动受限，A矢状位PDWI/Fs图像右髌骨下缘内侧及股骨内侧髁软骨局部缺损（箭），为MRI Ⅲ级软骨病变；B.轴位T2-mapping图髌软骨信号色阶不均匀，轮廓不整，髌骨内侧软骨局部缺损（箭），邻近软骨T2值明显增高，分别为56.220ms、54.538ms

3.2 膝关节T2-mapping的临床研究膝关节的T2-mapping的临床研究通常用膝关节X线平片作对照，采用Kellgren-Lawrence(KL)评估方法对OA严重程度分级[7]，认为T2-mapping可以有效的应用于OA的临床诊断和评估。传统的X线平片无法直接显示膝关节软骨，对早期OA的诊断和评估不够敏感[8]。OA早期软骨没有发生形态学变化前其T2值会增高[9]，本研究在常规膝关节矢状位PDWI图像观察关节软骨病变，参照国际关节软骨修复协会ICRS标准对软骨病变进行MR分级，测量其关节软骨各部位T2值，较为客观。

T2-mapping图根据软骨信号的色阶差异，直观的显示软骨T2值分布特征，显示常规序列膝关节软骨缺损病变的同时，并可以定量分析邻近软骨T2值。本研究中正常组T2-mapping软骨色阶均匀，轻度组、重度OA组关节软骨T2-mapping图色阶混杂，直观的显示轻度OA组、重度OA组较正常组定量T2值的差异，与国内外相关报道类似[10,11]。

本研究的局限性：本研究样本含量相对较少，且没有手术或病理组织学证实，单纯应用T2-mapping技术评价关节软骨在目前阶段仍受诸多因素影响，本研究仍然不可避免，多种MRI成像技术如T1ρ成像技术、关节软骨延迟增强[9]等的联合应用及大样本量的研究将会提高T2-mapping对OA诊断的准确性和重复性。

综上所述，关节软骨磁共振T2-mapping是一种无创性关节软骨分子成像技术，关节软骨的T2值变化可以用来量化评估OA的软骨变化，对临床早期诊断、治疗和评估OA疗效具有重要价值。

1. Brittberg M, Winalski C S. Evaluation of cartilage injuries and repair[J]. J Bone Joint Surg Am,2003,85-A Suppl 2:58-69.

2. Glaser C. New techniques for cartilage imaging: T2 relaxation time and diffusionweighted MR imaging[J]. Radiol Clin North Am,2005,43(4):641-653.

3. 周智洋，单鸿，邹学农，等. 7.0T磁共振关节软骨T2弛豫时间图与量化分析的实验研究[J]. 中国医学影像技术,2008,24(2):171-175.

4. Smith H E, Mosher T J, Dardzinski B J, et al. Spatial variation in cartilage T2 of the knee[J]. J Magn Reson Imaging,2001,14(1):50-55.

5. Watrin-Pinzano A, Ruaud J P, Olivier P, et al. Effect of proteoglycan depletion on T2 mapping in rat patellar cartilage[J]. Radiology,2005,234(1):162-170. 6. David-Vaudey E, Ghosh S, Ries M, et al. T2 relaxation time measurements in osteoarthritis[J]. Magn Reson Imaging,2004,22(5):673-682.

7. 陈家祥,宋桂芳,马岩等.退行性膝关节炎关节软骨损伤的MRI表现[J].中国CT和MRI杂志,2008,6(2):55-57.

8. Raynauld J P. Quantitative magnetic resonance imaging of articular cartilage in knee osteoarthritis[J]. Curr Opin Rheumatol,2003,15(5):647-650.

9. Li X, Benjamin M C, Link T M, et al. In vivo T(1rho) and T(2) mapping of articular cartilage in osteoarthritis of the knee using 3 T MRI[J].Osteoarthritis Cartilage,2007,15(7):789-797.

10.胡娜，张燕，盛敏，等.基于磁共振分级的膝关节骨关节炎关节软骨T2图[J].中国医学科学院学报,2011,33(2):169-174.

11.Kijowski R, Blankenbaker D G, Munoz D R A, et al. Evaluation of the articular cartilage of the knee joint: value of adding a T2 mapping sequence to a routine MR imaging protocol[J]. Radiology,2013,267(2):503-513.

(本文编辑: 汪兵)

The Clinical Value of 3.0 T MRI T2-Mapping Imaging In the Knee Cartilage Degeneration

LONG Bin, DONG Jin, SONG Shao-hui,et al., Department of Radiology, Wuhan No.1 Hospital, Wuhan 430022, China

Objective The aim was to explore the clinical value of T2-mapping in the quantification of degenerative cartilage change at the knee.Methods The study group consisted of 46 patients (26 male and 20 female with average age of 56 years) who underwent MR imaging of knee joint. MR imaging was performed at 3.0 T by using a routine protocol with the addition of an axis T2-mapping sequence. The T2 values In four knee cartilage compartments (the medial and lateral femur and patella) was measured respectively.Results All cartilage compartments showed significant (P＜0.05) increase in T2 values between OA group and normal group, but no significant (P＞0.05) were found between mild OA group and severe OA group.Conclusion Femoral and patella cartilage T2 values increase with the severity of OA, MRI T2-mapping is valuable for diagnosis and monitoring osteoarthritis.

Osteoarthritis; Knee Joint; Articular Cartilage; Magnetic Resonance Imaging; T2 Value

R681.3；R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.01.28

2014-12-10

龙 斌