T2* mapping 技术评估早期膝关节软骨退变

卢彦君，卢 竞（通讯作者），李 涛

（柳州市工人医院放射科 广西 柳州 545005）

膝关节骨关节炎是中老年常见病，其主要病理改变之一是关节软骨退变。软骨组织缺乏血管和神经滋养，当退变发展到后期其自愈能力有限[1]，早期诊断和治疗十分重要[2]。MR 是诊断关节软骨退变的首选影像学方法，但常规MR 成像诊断早期软骨退变的阳性率低。T2*mapping 技术是目前较为热门的MR 功能成像技术，相较于T2 mapping，其成像时间更短、分辨率更高。本研究将常规MR 成像显示膝关节软骨正常而关节镜诊断软骨退变的病例筛选出来，探讨T2*mapping 技术评估早期膝关节软骨退变的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2018 年1 月—2019 年9 月在我院就诊，临床怀疑有膝关节软骨退变、韧带或半月板损伤而拟行关节镜手术的患者，在术前行常规MR 成像和T2*mapping 扫描。纳入标准：①MR 检查后的2 个月内接受了关节镜手术；②常规MR 成像显示膝关节软骨正常而关节镜诊断软骨退变的。排除标准：①既往膝关节手术史；②近期膝关节外伤史；③患血色病、色素沉着绒毛结节滑膜炎等可能导致铁沉积的疾病。64 例患者的65 个膝关节最终纳入研究范围，男性22 例，女性42 例，年龄28 ～74 岁，平均（53±12）岁。

1.2 MR 检查方法

膝关节MR 检查使用西门子Aera 1.5T 磁共振及膝关节专用固定线圈。行膝关节常规矢状位T1WI、矢状位及冠状位抑脂PDWI 扫描，以及矢状位T2*mapping 扫描。T2*mapping 扫描成像参数为重复时间952 毫秒，回波时间4.18、11.32、18.46、25.60、32.74 毫秒，翻转角60 度，矩阵大小256×256，视野16 厘米，截面厚度3 毫米。

1.3 MR 图像评估

MR 图像评估由2 名资深骨肌组放射科医生承担，有不同意见时协商达成一致意见。将膝关节分为髌骨关节面、股骨滑车关节面、股骨内侧髁关节面、股骨外侧髁关节面、胫骨内侧髁关节面、胫骨外侧髁关节面。记录常规MR 成像显示为正常软骨的所在关节面和数量。观察上述MR 常规成像显示为正常软骨的T2*mapping 伪彩图，如关节软骨内存在代表弛豫时间异常的绿色色阶，记录其所在关节面和数量并与关节镜结果对照。手动勾划绿色色阶的范围并测量记录该区域的T2*值，作为退变区域T2*值。在出现绿色色阶软骨的同关节面1cm 范围内的，勾划一个的蓝色色阶区域并测量记录该区域T2*值，作为正常区域T2*值。勾划感兴趣区时，适当放大图像，避免将软骨下骨和关节液划入。

1.4 关节镜手术

所有关节镜手术由我院1 名资深骨科医生承担，在关节镜下仔细检查膝关节的所有关节面，根据改良的软骨损伤Noyes 分级标准[3]，记录软骨退变的分级及其所在关节面和数量。

1.5 统计学方法

SPSS Statistics 20 软件，独立样本t检验比较软骨内退变区域T2*值与正常区域T2*值是否存在差异，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

65 个膝关节关节镜诊断软骨退变113 处，详见表。

65 个膝关节T2*mapping 诊断软骨退变72 处，诊断阳性率63.7%，详见表1。T2*mapping 伪彩图显示：正常软骨厚度均匀，边缘光整，呈均匀的蓝色色阶；软骨内的退变区域由于T2*值升高而出现绿色色阶（图1）。

尚有41 处软骨退变T2*mapping 诊断为阴性，其中38处（92.7%）为1 级软骨损伤，3 处（7.3%）为2A 级软骨损伤。

T2*mapping 诊断的72 处软骨退变区域的T2*均值为30±8.1ms，正常区域的T2*均值为23±5.1ms，差异有统计学意义（t=5.585，P＜0.05）。

表 关节镜与T2* mapping 诊断结果对照（例）

图1：女，51 岁，髌骨软骨退变。A：抑脂PDWI 示髌骨软骨形态、信号正常（箭头）；B：T2* mapping 伪彩图示髌骨软骨内出现绿色色阶（箭头）。

3 讨论

关节软骨内软骨细胞含量很少，主要成分是细胞外基质和水。包含粘多糖和二型胶原纤维的细胞外基质形成大分子网络，含有丰富的负电荷，从而将水吸附于软骨内[4]。软骨退变早期通常首先发生粘多糖的减少和含水量的增加而尚无形态改变。

T2 mapping 是目前应用较为广泛和成熟的评估关节软骨退变的磁共振技术。关节软骨的T2 值反映了软骨的含水量、胶原含量，T2 值异常升高代表存在软骨退变。由于序列设计上的相关性，T2*mapping 的T2*值也同样反应了软骨内含水量和胶原结构的改变[5-6]。相较于T2 mapping 技术，T2*mapping 拥有更高的分辨率[7]，同时由于GRE 序列成像速度较SE 序列快，成像时间也更短。

本研究的结果证实，T2*mapping 技术可明显提高MR诊断早期膝关节软骨退变的阳性率。关节镜证实这些软骨退变均为1 级或2A 级，还处于软骨退变的早期，软骨内的生化成分改变，而尚无或仅有轻微的形态改变。相较于传统MR 成像，T2*mapping 技术的优势在于可以直接通过T2*值的变化反应软骨内生化成分的改变，而不需要依赖关节软骨的形态改变来评估软骨退变。统计分析发现，软骨退变区域的T2*值明显高于正常区域，这是通过T2*mapping 伪彩图将软骨的退变区域与正常区域进行区分的基础。软骨的退变区域显示为绿色色阶，代表软骨的T2*值较正常区域明显升高。

本研究通过T2*mapping 技术将MR 诊断早期膝关节软骨退变的阳性率提高到63.7%，尚有36.3%的早期软骨退变在T2*mapping 诊断为阴性。单独分析这41 处早期软骨退变，发现其中38 处（92.7%）为1 级，3 处（7.3%）为2A 级。在1 级软骨退变时软骨内生化成分改变尚不明显，退变区域的T2*值改变尚小，可能导致T2*mapping 漏诊。

总之，利用T2*mapping 技术评估早期膝关节软骨退变是可行的，可明显提高MR 术前诊断早期软骨退变的阳性率。