MRI T2star mapping、T1images与3D DESS融合图在隐匿性膝关节软骨损伤中的应用

范伟雄，杨志企，程凤燕，黄健，于昭，侯文忠

（梅州市人民医院 放射科，广东 梅州 514031）

·论著·

MRI T2star mapping、T1images与3D DESS融合图在隐匿性膝关节软骨损伤中的应用

范伟雄，杨志企，程凤燕，黄健，于昭，侯文忠

（梅州市人民医院 放射科，广东 梅州 514031）

目的 探讨T2star mapping、T1images与3D DESS融合伪彩图在关节软骨损伤中的诊断价值。方法 对26例关节软骨损伤患者行T2star mapping、T1images和3D DESS扫描，并将T1images、T2star mapping与3D DESS图像融合，评价患者股骨、胫骨、髌骨关节软骨损伤程度并与关节镜结果对比，计算融合伪彩图诊断软骨损伤的特异性、敏感性及与关节镜诊断结果一致性。结果 T1images－3D DESS融合伪彩图诊断关节软骨损伤的敏感度、特异度及Kappa值分别为92.8%、93.0%、0.769，T2star mapping－3D DESS融合伪彩图诊断关节软骨损伤的敏感度、特异度及Kappa值分别为91.4%、94.2%、0.787。结论 T2star mapping、T1images与3D DESS融合伪彩图在关节软骨早期损伤评价上优于关节镜。

膝关节；关节软骨；磁共振成像；T2star mapping；T1images；3D DESS

膝关节软骨损伤的发生率较高，临床上需要用无创的诊断技术来准确评估软骨损伤的情况。磁共振成像 （MRI）具有多对比度、分辨率高等优点，是目前评价关节软骨损伤的最佳无创检查技术［1］。近年来发展的三维双回波稳态 （3D DESS）、T2mapping、T2star mapping、T1images等成像技术，可评估膝关节软骨的形态功能变化，提高对关节软骨损伤的诊断能力［2－3］。国内多应用一种成像技术研究膝关节软骨损伤，但多种新兴成像技术融合应用并与膝关节镜对比的研究尚少见报道。本研究应用T2star mapping、T1images分别与3D DESS融合的伪彩图来评估关节软骨损伤程度并与关节镜诊断结果进行对照分析。

1 资料与方法

1.1 资料 随机收集本院2014年8月至2015年12月临床确诊的急性隐匿性膝关节损伤患者26例，其中男14例，女12例，年龄20～50岁，平均35岁。

1.2 MRI检查 应用Siemens Skyra 3.0T MR扫描仪，采用膝关节15通道线圈，扫描中心定位于髌骨下缘水平，垂直于股骨内外侧髁后缘连线进行标准矢状位扫描。患者行常规序列扫描及T2star mapping、T1images与T2－3D DESS扫描，参数见表1。

表1 膝关节软骨MRI扫描参数

1.3 影像图像处理及分析 将图像传输到Syngo.via后处理工作站，生成 T2star mapping、T1images，并将 T1images、T2star mapping分别与3D DSSS序列融合，由2位医师共同阅片分析，评估软骨损伤程度。观察膝关节的6处关节软骨面：股骨外侧髁、股骨内侧髁、胫骨外侧平台、胫骨内侧平台、滑车、髌骨，以软骨损伤最明显处作为软骨损伤分级依据。MRI诊断分级借鉴Recht分级法，分级诊断标准见表2。

1.4 关节镜检查 关节镜检查采用英国Smith Nephew关节镜手术操作系统，MRI检查后1～3天内行膝关节镜检查。关节镜结果由2名高年资关节镜专科医师描述分级，多个区域关节软骨损伤者选择最严重的部位作为分级标准。关节镜采用Outerbrige分级法，分级诊断标准见表2。

表2 膝关节软骨损伤关节镜与磁共振分级诊断标准

1.5 统计学分析 采用SPSS 17.0软件包进行统计分析。影像学分级与关节镜分级对比分析采用双盲法，计算Kappa统计量作一致性检验，Kappa≥0.75两者一致性较好，0.75＞Kappa≥0.4两者一致性一般，Kappa＜0.4两者一致性较差。关节镜诊断0级为阴性、Ⅰ～Ⅳ级为阳性，以关节镜分级为标准分别计算T2star mapping－3D DESS、T1images－3D DESS融合伪彩图诊断关节软骨损伤的敏感度、特异度及Kappa值。

2 结果

2.1 关节镜检查结果 对26例患者的膝关节共156处关节面进行了分级评价，正常软骨共 86处 （0级、阴性），异常软骨（Ⅰ ～Ⅳ级、阳性）共70处，其中Ⅰ级 12处，Ⅱ级9处，Ⅲ级17处，Ⅳ级32处。

2.2 T1images－3D DESS融合伪彩图诊断及与关节镜对照结果 T1images－3D DESS融合伪彩图示正常软骨共85处 （0级、阴性），异常软骨 （Ⅰ ～Ⅳ级、阳性）共 71处，其中Ⅰ级14处，Ⅱ级10处，Ⅲ级16处，Ⅳ级31处。与关节镜对比结果见图1及表3，T1images－3D DESS融合伪彩图诊断膝关节软骨损伤的敏感度、特异度及Kappa值分别为92.8%、93.0%、0.769。

图1 T1images－3D DESS融合伪彩图及与关节镜检查结果

表3 T1images－3D DESS融彩图与关节镜结果比较

2.3 T2star mapping－3D DESS融合伪彩图诊断及与关节镜检查结果对照结果 T2star mapping－3D DESS融合伪彩图示正常软骨共87处 （0级、阴性），异常软骨 （Ⅰ ～Ⅳ级、阳性）共71处，其中Ⅰ级13处，Ⅱ级9处，Ⅲ级16处，Ⅳ级31处。与关节镜对比结果见图2及表4，T2star mapping－3D DESS融合伪彩图诊断膝关节软骨损伤的敏感度、特异度及Kappa值分别为91.4%、94.2%、0.787。

图2 T2star mapping－3D DESS融合伪彩图与关节镜检查结果

表4 T2star mapping－3D DESS融合图与关节镜结果比较

3 讨论

3.1 关节软骨T2star mapping、T1images成像的基本原理膝关节透明软骨由少量软骨细胞［4］及细胞外基质 （extracellular matrix，ECM）构成。ECM包括胶原、蛋白多糖及水，其中水占ECM的65%～85%［4］，含量自软骨表面向深层逐渐下降。T2mapping反映软骨胶原变化的敏感度高而特异度较低［5］，其通过评估水分子及胶原分子间的变化以显示软骨ECM内胶原成分的改变［6］，多数研究［7］认为胶原排列方向和胶原含量共同决定了软骨T2值，也有部分研究［8］认为蛋白多糖和水含量也影响软骨T2值。T1弛豫时间反映组织中水和细胞外基质分子间慢频率的相互作用，对组织内蛋白多糖含量变化敏感，而与胶原含量关系不大，有研究［9］表明T1弛豫时间与软骨损伤关系密切。国外一项研究［10］表明T2值易受很多因素影响，如扩散诱导的信号缺失及磁敏感伪影，而T1images成像可降低这些因素的影响。Goto等［11］测量32名正常人膝T1值和T2值研究表明年龄和负重程度与软骨T1值改变有关，而这与T2值没有明显关系。国外另一项3T MRI的可行性研究［12］表明，T2和T2star弛豫参数在评估关节软骨和软骨修复组织的结果相似，而软骨T2star mapping成像的优势在于更短的成像时间和三维采集，提高空间分辨率，有潜力替代T2mapping成为关节软骨病变早期诊断及病情监测的敏感指标。

3.2 膝关节软骨损伤T2、T1值变化 关节软骨早期损伤首先表现在表面胶原纤维的形态和排列方式发生变化，增加了关节表面的摩擦作用及对水的通透性，从而增加了软骨内水分的含量，T2弛豫时间升高；同时蛋白多糖合成受到抑制且丢失，残存的蛋白多糖具有更大的伸展空间，也可增加水的含量；另外短T2的胶原纤维丢失，使得MR图像上软骨的信号强度升高。而蛋白多糖合成受到抑制、丢失导致蛋白多糖浓度降低，从而引起T1弛豫时间减低。因此，T2弛豫时间升高、T1弛豫时间减低是关节软骨损伤最早出现的征象，出现于软骨厚度和形态发生变化之前。

3.3 T2star mapping、T1images与3D DESS融合伪彩图的临床应用 目前大部分研究［13－14］认为3D－DESS序列在早期发现膝关节软骨微小损伤的敏感性和特异性都要高于其他成像序列。T2star mapping、T1images分别与3D DESS融合伪彩图对软骨显示更为清晰，同时可以通过观察融合伪彩图色阶变化反映软骨组分、形态学改变。本组表3分析结果显示融合伪彩图诊断膝关节软骨损伤的敏感度、特异度均较高，与关节镜检查结果有较好的一致性。T1imges－3D DESS融合伪彩图在Ⅰ级软骨损伤评价上优于关节镜，其中5处关节镜诊断为0级，T1images－3D DESS融合伪彩图诊断为Ⅰ级；但 T1images－3D DESS融合伪彩图低估了Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级软骨损伤，本组1处关节镜诊断为Ⅳ级、T1images－3D DESS融合伪彩图诊断为Ⅲ级，2处关节镜诊断为Ⅲ级、T1images－3D DESS融合伪彩图诊断为Ⅱ级，可能与部分容积效应、截断伪影等因素相关。本组表4分析结果同样表明T2star mapping－3D DESS融合伪彩图在Ⅰ级软骨损伤评价上优于关节镜，其中4处关节镜诊断为0级，T2star mapping－3D DESS融合伪彩图诊断为Ⅰ级，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级软骨损伤的评价上T2star mapping－3D DESS也存在低估的现象。而在关节软骨Ⅰ级损伤诊断上T1images－3D DESS融合伪彩图优于 T2star mapping－3D DESS融合伪彩图，本组 T2star mapping－3D DESS融合伪彩图诊断Ⅰ级损伤13例，T1images－3D DESS融合伪彩图诊断Ⅰ级损伤14例，这与软骨内蛋白多糖浓变化可能会稍早于胶原纤维的形态、排列方式发生变化有关。本研究不足之处在于病例数较少，忽略了患者年龄、负重程度及磁敏感伪影等因素影响。

综上所述，T2star mapping、T1images与3D DESS融合伪彩图可在提高图像质量同时突出关节软骨显示，在软骨早期损伤诊断上优于关节镜检查。

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（责任编辑：常海庆）

Evaluation on Fusion Images of T2Star Mapping,T1Images and 3D DESS in Diagnosis of Knee Articular Cartilage Injuries

FAN Weixiong,YANG Zhiqi,CHENG Fengyan,HUANG Jian,YU Zhao,HOU Wenzhong
(Department of Radiology,Meizhou People's Hospital,Meizhou 514031,China)

ObjectiveTo evaluate the diagnostic value of fusion images of T2star mapping,T1images and 3D DESS in keen articular cartilage injuries.MethodsVariant MRI sequences of the knees were applied on 26 patients with keen articular cartilage injuries,including T2star mapping,T1images images and 3D DESS.The diagnostic sensitivity and specificity of keen articular cartilage injury using different fusion images were calculated and compared with arthroscopy.ResultsThe sensitivity,specificity and Kappa value in diagnosis of knee articular cartilage injuries were 92.8%,93.0%and 0.769 using the fusion images of T1images and 3D DESS,and 91.4%,94.2%and 0.787 using the fusion images of T2star mapping and 3D DESS.ConclusionsThe diagnostic value of fusion images of T1images,T2star mapping and 3D DESS are better than arthroscopy for early keen articular cartilage injuries.

Knee;Articular cartilage;Magnetic resonance imaging;T2star mapping;T1images;3D DESS

R684

A

10.3969/j.issn.1674-4659.2017.04.0437

2016－08-11

2017-02-21

梅州市科技计划项目 （项目编号：2014B15）

范伟雄 （1976-），男，广东梅州人，本科学历，副主任医师，科副主任，研究方向：磁共振诊断。