T2弛豫时间图在膝关节软骨下骨髓水肿与软骨损伤相关性研究中的应用

方 舒，邢 伟

（苏州大学附属第三医院放射科，江苏 常州 213000）

T2弛豫时间图在膝关节软骨下骨髓水肿与软骨损伤相关性研究中的应用

方 舒，邢 伟

（苏州大学附属第三医院放射科，江苏 常州 213000）

目的：探讨T2弛豫时间图（T2mapping）在膝关节软骨下骨髓水肿（bone marrow edema，BME）与软骨损伤相关性研究中的应用价值。方法：选择因非外伤性膝关节疼痛行MRI检查的BME患者42例作为患者组，另选择10例健康志愿者作为对照组，测量BME被覆软骨T2弛豫时间（T2RT）及对照组软骨T2RT，并行独立样本t检验；测量BME体积，将BME体积与被覆软骨T2RT值行Pearson相关性分析。结果：患者组BME被覆软骨的T2RT较对照组膝关节软骨的T2RT值高（P＜0.05）；BME体积与其被覆软骨的T2RT之间有相关性（P＜0.05）。结论：T2mapping在膝关节软骨BME与软骨损伤相关性研究中具有重要价值；膝关节软骨下BME的存在提示相应被覆软骨的损伤，且BME范围越大，软骨损伤越严重。

T2弛豫时间；软骨；骨髓；水肿；磁共振成像

随着MRI技术的发展，对关节软骨的评价已从形态学发展为形态-功能关系的评价。T2弛豫时间图（T2mapping）技术即通过测量T2弛豫时间（T2RT）对软骨内早期生物大分子改变进行量化的评价方法。无明显外伤膝关节疼痛是骨科常见的就诊原因。耿晓鹏等［1］指出膝软骨下骨髓水肿（bone marrow edema，BME）与膝关节疼痛有关，BME是MRI发现的具有典型信号特征、且在X线、CT及超声检查中均不易被发现的征象。本研究通过T2mapping技术来探讨膝关节软骨下BME与被覆软骨损伤之间的关系，旨在早期提示临床膝关节疼痛的本质病因。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2014年1—11月因膝关节疼痛行MRI检查的BME患者42例作为患者组，其中男19例，女23例；年龄25～50岁，平均36岁。另选择健康志愿者10例作为对照组，男6例，女4例；年龄20～35岁，平均29岁。患者组纳入标准：①膝关节有疼痛不适感，MRI检查膝关节内出现BME，根据全器官磁共振评分（whole-organ magnetic resonance imaging score，WORMS）［2］判断局部BME被覆软骨为0或1分者（0分：MRI显示软骨形态及信号无异常；1分：MRI显示软骨形态正常而在水敏感序列中可表现为信号增高）；②既往无膝关节手术史、外伤史、感染性病变、肿瘤、畸形，以及代谢性骨病等。对照组纳入标准：①既往无膝部疼痛和僵硬、功能障碍等临床症状；②MRI检查及X线片无异常；③无膝关节骨性关节炎、外伤手术史、感染性病变、肿瘤、关节畸形，以及代谢性骨病等。

1.2 仪器与方法 采用 Siemens Verio 3.0 T MRI扫描仪，15通道膝关节专用线圈。患者取仰卧位。扫描序列包括T1WI、T2WI、质子脂肪抑制序列（FS-PDW）、3D水激发稳态进动快速成像序列（3D-we-trufi）及T2mapping。T1WI TR 650ms，TE 12ms，层厚4mm，FOV 160mm×160mm；T2WITR 3500ms，TE 112ms，层厚4 mm，FOV 160 mm×160 mm；FS-PDW TR 2500ms，TE 30ms，层厚3mm，FOV 200mm×200mm；3D-we-trufi TR 11ms，TE 5ms，层厚 0.7mm，FOV 150mm×150mm；T2mapping采用8回波SE序列，TR2 000ms，TE 15、30、45、60、75、90、105、130ms，层厚1mm，层距0.8mm，FOV 150mm×150mm，翻转角90°。

1.3 图像分析 将数据传输至 Siemens工作站生成T2mapping灰阶图，由2名有多年膝关节MRI诊断经验的副高以上职称影像医师阅片，将膝关节软骨分为股骨内、外侧髁软骨，胫骨平台内、外侧髁软骨及髌骨软骨5个区。对照组分别对5个区中间部分软骨的浅、深层各选3个ROI进行测量，ROI大小为1 mm2，测量后取平均值（图1）；患者组确定BME形态及所在位置（图2），在BME中央部分的被覆软骨选择ROI，ROI的大小及测量方法与对照组相同。BME体积测量方法：在矢状位FS-PDW图像上测量BME的最大前后径和上下径，在冠状位FS-PDW图像上测量BME的最大左右径，然后根据最大径算出半径代入公式 4/3×π×r（前后径）×r（上下径）×r（左右径）得出体积。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0软件进行统计分析，患者组BME被覆软骨T2RT与对照组软骨T2RT值比较采用独立样本t检验；BME体积与其被覆软骨T2RT之间采用Pearson相关性分析。2名阅片者之间评分的一致性用Kappa检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 健康男性，22岁，T2mapping灰阶图ROI选取示例图，1为软骨浅层，2为软骨深层，ROI大小1mm2图2 男，42岁，膝关节疼痛 图2a 质子脂肪抑制序列（FS-PDW）上骨髓水肿样变区（白箭） 图2b 3D-we-trufi序列，骨髓水肿区域软骨形态良好

2 结果

在5个软骨分区内，患者组软骨下BME被覆软骨的T2RT均较对照组相应区域软骨T2RT升高（P＜0.05）（表1）；软骨下BME体积与被覆软骨的T2RT值具有相关性（P＜0.05）（表2）。

表1 BME被覆软骨与对照组膝关节软骨T2RT比较（t/ms，±s）

表1 BME被覆软骨与对照组膝关节软骨T2RT比较（t/ms，±s）

注：BME，骨髓水肿；T2RT，T2弛豫时间。

组别 例数患者组 42对照组 10 t值P值髌骨软骨 胫骨平台内侧髁软骨 胫骨平台外侧髁软骨 股骨内侧髁软骨 股骨外侧髁软骨50.64±7.01 53.07±6.61 51.42±4.23 52.09±4.53 49.06±5.12 40.11±5.06 39.09±3.92 41.01±1.92 40.15±4.06 38.76±2.81 4.777 7.889 5.938 6.859 7.345＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

表2 膝关节BME被覆软骨T2RT值与相应关节面下BME体积相关性分析

3 讨论

膝关节软骨T2mapping是多回波FSE序列的原始图像经计算机后处理形成不同的灰阶或不同色阶的图像，通过测量不同ROI的T2RT可定量分析关节软骨内组织成分的变化［4］。关节软骨由软骨细胞及软骨基质构成，软骨细胞的主要功能是产生和维持细胞外基质，基质主要成分是水、胶原纤维和蛋白多糖，水分是关节软骨最丰富的成分，占软骨湿重的65%～80%，从软骨面到软骨下骨逐层降低［5］。关节软骨内T2RT与软骨内水分呈线性关系，且对胶原成分丢失和胶原纤维方向很敏感，软骨早期退变时由于胶原纤维破坏、胶原组织含量减少及方向排列改变而导致软骨组织中水分增加，从而引起T2RT增加［6］。关节软骨的T2RT与软骨退变程度有着明显的相关性，随着软骨退变程度的加重，T2RT明显升高，因此T2mapping是发现早期软骨退变的敏感方法［7］。Kijowski等［8］指出与常规MRI序列相比，T2mapping技术能够提高软骨损伤检出的敏感度和特异度，特异度可达97.8%。本研究中探讨BME与被覆软骨的变化关系，以T2mapping作为定量标准，可发现软骨的早期病变。

Zanetti等［9］研究发现，导致膝骨关节炎MRI图像中软骨下BME的主要病理改变包括骨髓坏死、骨髓纤维化及骨小梁结构异常，而非真正意义上的BME。BME在T2WI及脂肪抑制像上表现为软骨下骨髓内边缘不规则的明亮区域［10］。刘亚非等［11］指出BME与膝关节机械因素及应力异常有关。体质量指数、年龄是膝关节炎软骨下BME的危险因素，与BME严重程度呈正相关［12］。周自明等［13］发现，新发生骨髓病变组、骨髓病变范围扩大组与病灶稳定组相比，前者局部关节软骨损害的风险更明显，而未见骨髓损害病灶组的软骨损害风险远小于病灶稳定不变组，说明BME与软骨损害有关。徐勤光等［14］指出，BME可导致软骨缺损退化，显著增加局部关节结构破坏的风险。Bolbos等［15］研究发现，前交叉韧带损伤患者软骨下BME的被覆软骨T1ρ值升高，说明BME的被覆软骨存在损伤。本研究中，BME的被覆软骨T2RT高于正常健康志愿者，提示BME被覆软骨存在损伤，即使软骨形态未发生明显变化，BME被覆软骨内组织成分已发生明显改变，此结论与以上研究一致。由于受经济及时间的限制，目前软骨的一些MRI早期生化成像，如T1ρ弛豫时间图（T1ρmapping）、Na谱成像技术（Na-MR）、延时增强MRI软骨成像（dGEMRI）及T2mapping技术等并不能用于每一位膝关节检查者中，因此，若在膝关节常规检查中，发现软骨下有BME存在，可认为BME的被覆软骨存在损伤，从而为临床诊断提供重要参考依据。

BME体积与软骨损伤程度是否相关一直以来存在争议，Bining等［16］研究认为两者之间没有联系，而另有一些学者［17］则认为两者有相关性。本研究中膝关节软骨下BME体积和被覆软骨的T2RT之间具有相关性，BME被覆软骨的T2RT随着BME的体积增大而升高。因此，通过测量软骨下BME体积可初步诊断软骨损伤的程度。

目前临床对BME的治疗方法较多且效果较好，而膝关节软骨损伤的治疗方法及效果相对较差，借助于MRI常规检查发现的BME可早期提示相应软骨的损伤，从而早期干预、及时治疗，防止软骨的进一步损伤，提高患者生活质量。

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Application of T2mapping in study on the correlation between subchondral bone marrow edema and cartilage injury

FANG Shu，XING Wei.Department of Radiology，the Third Hospital Affiliated of Suzhou University，Changzhou，213000，China.

Objective：To discuss the application value of T2relaxation time diagram （T2mapping）in correlation analysis between the knee subchondral bone marrow edema（BME）and cartilage injury.M ethods：42 cases of non-traumatic knee pain were examined by MRI with BME as case group，another 10 healthy volunteers as control group.The T2relation time（T2RT）value of the cartilage of patients and volunteers were compared with the independent sample t-test.And the BME volume and the coating cartilage T2RT were performed by Pearson correlation analysis.Results：The case group of BME coated T2RT compared with the control group，the cartilage of knee articular cartilage T2RT value was high，with statistical significance between differences（P＜0.05），there was a significant correlation between BME volume and covered cartilage T2RT（P＜0.05）.Conclusion：The existing of BME is the tip to coated cartilage injury of the knee，and the BME range is larger，the more serious the cartilage injury.

T2relaxation time；Cartilage；Bone marrow；Edema；Magnetic resonance imaging

2014-12-26）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.04.005

邢伟，E-mail：suzhxingwei@126.com。