T2 mapping序列对强直性脊柱炎的早期诊断价值

甄涛　胡大成　陈文辉★

T2 mapping序列对强直性脊柱炎的早期诊断价值

甄涛胡大成陈文辉★

目的 探讨T2 mapping序列对强直性脊柱炎（AS）的早期诊断价值。方法 收集有慢性炎性下腰痛症状的患者50例，其中临床诊断为AS的36例，另14例诊断为单纯慢性下腰痛（LBP）。所有患者均进行骶髂关节常规序列及8回波T2 mapping 序列的扫描，分别测量两组患者双侧骶髂骨骨性关节面下骨髓的T2值，并进行统计学分析。结果 AS组左、右侧及双侧骶骨T2值与LBP组比较差异无统计学意义。AS组左、右侧及双侧髂骨T2值均大于LBP组（P＜0.05），差异有统计学意义。36例AS患者中的26例中共发现60处病灶，病灶与其周围相对正常组织比较，差异有显著性（P=0.000）。结论 T2 mapping 序列可早期发现骶髂关节骨髓T2值的改变，可对AS早期骨髓病变与单纯的慢性下腰痛患者进行鉴别，有利于患者的早期诊断。

T2 mapping 磁共振 骶髂关节 强直性脊柱炎

血清学检测阴性脊柱关节病（SpA）是一种原发的影响脊柱、骶髂关节、外周大关节及肌腱处的炎症性病变，它的发生发展与人类白细胞抗原-B27（HLA-B27）基因有关［1］。AS是一种血清阴性脊柱关节病的原型，是SpA中最常见的一种类型。磁共振成像技术由于其较高的组织分辨率及其对病灶的高敏感性，被越来越多的用于AS患者的早期诊断。T2 mapping序列是一种可对组织定量测量的新序列，被较多的用于检测肌肉、关节软骨等病变。但鲜有文献报道采用T2 mapping序列测量骨髓的T2值。本研究旨在探索T2 mapping序列是否可用于检测早期AS患者骶髂关节，特别是骶髂骨骨髓的改变，并进一步探索该序列是否可对骨髓病变进行定量研究。

1　临床资料

1.1一般资料 收集自2011年9月至2012年4月本院有慢性下腰痛症状，发病年龄＜45岁且症状出现时间＞3个月的患者50例，诊断为AS的患者36例，其中男24例，女12例；年龄7～57岁。其中多数伴C反应蛋白升高和血沉加快。另外14例患者中男9例，女5例；年龄14～46岁。由于实验室指标及影像学表现不支持AS，结合病史诊断为单纯慢性下腰痛（LBP）。所有受检者均排除其他风湿性疾病、外伤、肿瘤、感染及椎间盘突出的病史。所有患者均签署知情同意书。

1.2检测方法 诊断标准采用2009年制定的血清学检测阴性脊柱关节病国际社会评估（ASAS）标准［2］。使用GE公司的1.5T超导磁共振扫描仪，运用8通道心脏相控阵线圈进行骶髂关节常规序列及T2 mapping序列的扫描。常规序列包括斜冠状位短时反转恢复序列，轴位的T1加权序列及T2加权压脂序列，另外所有受检者均加扫轴位的T2 mapping序列（TR 1100ms TE 10.2、20.4、30.7、40.9、51.1、61.3、71.6、81.8ms）。运用GE AW4.4工作站上的Function tool软件对所有对象的T2 mapping 图像进行后处理，并生成伪彩图。将伪彩图的阈值设定为25～75mm，因为此范围能较好的显示双侧骶髂关节的软骨。为了减小激励回波和磁化传递效应造成的误差，在屏蔽了第一个回波的情况下生成伪彩图。同时以轴位T2加权序列作为参照像，分别测量两组患者两侧骶髂骨骨髓的T2值。对所有的图像取骶髂关节软骨显示最完整的层面，分别在双侧骶髂骨骨髓内设置前、中、后三个兴趣区，面积约30mm2，兴趣区尽量靠近骶髂关节软骨，但不接触软骨区，并且尽量避开伪影、血管、硬化区、骨皮质及明显的病灶区域。同时，如果发现明显病灶，则将兴趣区放在病灶的最大层面中央，并在病灶附近相对正常的骨髓区选取相应大小的区域测量T2值。

1.3统计学方法 采用SPSS18.0统计软件包。计量资料以表示，采用独立样本t检验和配对样本t检验对病灶和周围相对正常区骨髓的T2值进行比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1早期AS组与LBP组骶髂关节骨髓T2值比较 见表1。

表1　早期AS组与LBP组骶髂关节骨髓T2值比较［ms，（x±s）］

2.2早期AS患者病灶与邻近相对正常区T2值比较 见表2。

表2　早期AS患者病灶与邻近相对正常区T2值比较［ms，（x±s）］

3　讨论

T2 mapping序列是一种多回波脉冲序列。它根据T2弛豫曲线上不同时间的信号强度，通过公式的计算得到组织的T2值［3］。它可反映软骨内水分子和胶原纤维的相互作用［4］，也可反映自由水氢质子之间能量交换的能力及基质结构和水含量［3］，因此其常被作为一种可用于定量评价软骨的有效无创技术。文献报道，此序列被用于评价骨软骨病灶自体软骨细胞移植后的修复组织的愈合情况［4］。Bining H J等［5］还用此序列证明软骨下骨髓水肿与相应部位的软骨损伤具有显著的相关性。除了在软骨上的应用，该序列还被应用于其它如骨骼肌，心肌的功能，肝脏肿瘤等多个方面研究［6～8］。虽然T2 mapping序列应用广泛，但鲜有直接用该序列评价骨髓的报道，可能是由于骨髓内脂肪组织的存在，对测量结果会产生一定的影响。本实验结果发现T2值的测量在鉴别早期AS患者和单纯慢性下腰痛患者的骨髓信号改变，有一定的价值，但有一组数据与设想结果不符合，即虽然AS组较LBP组的双侧骶骨骨髓T2值波动较大，但两组的均值相近，差异无统计学意义，这可能是由于样本量不够，且骶骨的软骨较厚，编织骨密度较大，受累程度较髂骨相对晚或程度轻造成的。其余结果均与实验设计时的设想相符。AS组患者骨髓T2值升高，说明骨髓的水分子含量升高及炎性渗出物增多，Heiner Appe等［9］通过脊柱小关节活检及免疫组织化学研究，发现AS患者的骨髓有较多的炎性细胞浸润，包括单核细胞以及淋巴细胞，且这些炎性细胞是导致骨髓间质水肿的真正原因，通过与磁共振图像的比较，发现骨髓水肿的程度与磁共振上的表现具有显著相关性，但炎性反应产生骨髓水肿的程度多不相同，即可解释有的患者症状很重，但在磁共振图像上无明显异常的原因。而T2值受组织周围环境变化影响较大，即使没有明显的水肿，只要感兴趣区周围环境（包括细胞密度及间质的成分）发生改变，T2值必然也随之发生变化。另外作者对LBP组的统计学分析数据表明，骨髓的T2值与年龄成正相关，这也符合人体骨髓逐渐由红骨髓向黄骨髓转变的过程，在此过程中，骨髓中的矿物质减少，而骨髓中的矿物质有缩短横向弛豫时间的作用，另外，Celenk，P等［10］通过对松质骨T2值的测量，认为除了骨髓中矿物质减少这个因素，骨小梁网状结构距离的增加及脂肪沉积的增加，也是导致横向弛豫时间延长的因素，但这些改变主要发生在椎体等中轴骨及四肢等承重部位，因为他们发现下颌骨骨髓T2值的改变与年龄无相关性。Selby等［11］发现T2值的变化与小梁骨自身的弹性模量结构等因素有关，骨髓T2值可反映小梁骨网状结构的密度及其空间几何形态的特点。T2值也是反映小梁骨结构随年龄变化的最敏感参数，在骨质疏松患者，T2驰豫时间明显增加。因此，Grampp等［12］认为，骨髓T2值的定量测定，可以作为骨质疏松诊断及治疗效果监测的标准手段。同样，当病变累及肌肉等软组织时，由于软组织较骨髓组织的细胞间隙更为疏松，常引起的间质水肿会更加严重，从而引起T2值增高的幅度更加明显。

伪彩图显示多数LBP患者的软骨光滑且完整，而AS患者的软骨多有缺失，且十分毛糙，伪彩图有时还能显示关节间隙和关节囊，从而区分骶髂关节面的软骨，但是由于骶髂关节的软骨十分菲薄，要测量其T2值有一定困难，会出现较大误差，因此作者仅通过目测对双侧骶髂关节进行粗略分析，并未做精确定量分析的工作，进一步的分析，有待于今后技术的升级，如图像分辨率的提高等后续的相关工作。小的样本量给本研究带来了一定的局限性，也增大了实验误差，未来，将会做进一步的研究，加大样本采集量，让实验结果更具有说服力。

1 Maksymowych， W. P. Progress in spondylarthritis.Spondyloarthritis：lessons from imaging. Arthritis Res Ther， 2009，11（3）： 222.

2 Rudwaleit ，M，Landewe，R，Van der Heijde D ，et al.， The development of Assessment of SpondyloArthritis international Society classification criteria for axial spondyloarthritis （part II）： validation and final selection. Ann Rheum Dis， 2009，68（6）： 777～783.

3 Mosher， T.J，Smith， H，Dardzinski， et al.MR imaging and T2 mapping offemoral cartilage： in vivo determination of the magic angle effect. AJR Am J Roentgenol， 2001，177（3）：665～669.

4 Battaglia M， Vannini F， Buda R， et al. Arthroscopic autologous chondrocyte implantation in osteochondral lesions of the talus： mid-term T2-mapping MRI evaluation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc， 2011， 19（8）：1376～1384.

5 Bining H J Santos R，Andrews G ，et al.Can T2 relaxation values and color maps be used to detect chondral damage utilizing subchondral bone marrow edema as a marker？ Skeletal Radiol， 2009，38（5）： 459～465.

6 Tawara N，Nitta O， Kuruma H，et al.T2 mapping of muscle activity using ultrafast imaging. Magn Reson Med Sci， 2011，10（2）： 85～91.

7 Markl M，Rustogi R，Galizia M，et al.Myocardial T2-mapping and velocity mapping： Changes in regional left ventricular structure and function after heart transplantation. Magn Reson Med， 2013，70（2）：517～526.

8 Cieszanowski A， Anysz-Grodzicka A， Szeszkowski W， et al. Characterization of focal liver lesions using quantitative techniques： comparison of apparent diffusion coefficient values and T2 relaxation times. Eur Radiol， 2012，22（11）： 2514～2524.

9 Appel H，Loddenkemper C，Grozdanovic Z， et al.Correlation of histopathological findings and magnetic resonance imaging in the spine of patients with ankylosing spondylitis. Arthritis Res Ther， 2006，8（5）：R143. 10 Celenk P，C Celenk.Evaluation by quantitative magnetic resonance imaging of trabecular bone quality in mandible and cervical vertebrae. Clin Oral Implants Res， 2010，21（4）：409～413.

11 Selby K，Majumdar S，Newitt DC，et al.Investigation of MR decay rates in microphantom models of trabecular bone. J Magn Reson Imaging，1996，6（3）：549～559.

12 Grampp S， Majumdar S，Jergas M，et al.MRI of bone marrow in the distal radius： in vivo precision of effective transverse relaxation times. Eur Radiol， 1995，5（1）：43～48.

Objective To investigate the value of T2 mapping sequence in early diagnosis of ankylosing spondylitis. Methods 50 patients with chronic infl amatory low back pain symptoms were collected in this study，out of which 36 patients were clinically diagnosed as AS and the remaining 14 as simple chronic low back pain （LBP）.Images were obtained using a 1.5T MR scanner HDxt GE. The sequences included traditional sequences and 8 echo T2 mapping sequence. T2 values of subchondral bone morrow in bilateral ilium and sacrum along the sacroiliac joint were measured using GE AW4.4 post-processing workstation. An independent two sample t-test （SPSS Version 18）was used to statistically analyse the difference of T2 values between AS and LBP patients with P value of＜0.05 as the level of statistically signifi cant different. Results There was no statistically signifi cant difference between the AS and LBP group of the mean T2 values in bilateral sacrum. The mean T2 values in bilateral iliac bone marrow of AS patients were higher than the LBP patients （P＜0.05）. There were 26 patients with a total of 60 lesions in 36 AS patients . The mean T2 values of the lesions were higher than the neighboring relatively normal tissues.（P＜0.05）. Conclusion T2 mapping sequence could detect the early change of the T2 values of bone marrow，by which early bone marrow lesions of ankylosing spondylitis could be detected and we could use this technology to differentiate simple chronic low back pain and AS patients.

T2 mapping Magnetic resonance Sacroiliac joint Ankylosing spondylitis

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