MRI T2-Mapping成像对膝关节髌软骨早期退变的诊断价值

于秀英 ，何 勇 ，赵 蕾 ，刘松国 ，韩 广

（1.山东省临沂市中医医院a医学影像科，b骨科，山东 临沂 276002；2.山东医学高等专科学校影像教研室，山东 临沂 276002）

中老年人膝关节疼痛、行走不方便、活动障碍，膝关节骨关节炎（osteoarthritis，OA）是主要原因，早期主要累及关节软骨。目前常规MRI已成为临床上用于评估骨关节软骨形态的主要方法。T2-Mapping作为一种新的成像方法，通过测量软骨的T2值显示关节软骨组织成分的变化［1］。本研究通过比较正常志愿者和OA患者的髌软骨T2值，探讨MRI T2-Mapping成像对早期髌软骨退变的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年8月至2018年3月在临沂市中医医院就诊的OA患者30例（OA组），其中男 12例，女 18例；年龄 40～68岁，平均（55±8）岁。临床主要表现为关节疼痛。纳入同期检查的20例健康志愿者（正常组），男12例，女8例，年龄23～42岁，平均（36±6）岁，既往无膝关节手术、感染、肿瘤病史，关节能自由活动。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750 3.0 T MRI扫描仪，膝关节专用线圈，患者取仰卧位，足先进。常规扫描序列：矢状位 SE T1WI（TR/TE 400.0 ms/12.0 ms），矢状位脂肪抑制 FSE PDWI（TR/TE 1702.0ms/35.0ms），冠状位脂肪抑制FSE PDWI（TR/TE 1707.0ms/35.0ms）及轴位脂肪抑制 FSE PDWI（TR/TE 2067.0ms/35.0ms）；层厚均为3.5 mm，层距0.5 mm。T2-Mapping成像采用FSE 序列横轴 位扫描，TR 800.0 ms，TE 6.0、12.1、18.1、24.2、30.2、36.2、42.3、48.3 ms，层厚 3 mm，层距0.6 mm，FOV 16 cm×16 cm，矩阵 256×192，NEX 2，扫描时间5 min 9 s。

1.3 图像评价 通过GE ADW 4.6工作站，从 Functool中导入图像，通过软件后处理获得T2-Mapping伪彩图。具体步骤：在髌软骨最厚层面上放置ROI，范围包括软骨全层，测量T2衰减曲线，计算T2值，ROI面积≥1 mm2，尽量避开软骨下骨组织、软骨缺损和关节腔积液［2-3］。采用国际软骨修复协会（ICRS）分级标准与关节镜下所见软骨对照，对关节软骨损伤进行分级［2-4］：0级，软骨下骨信号无异常，软骨信号均匀；Ⅰ级，局部软骨下骨出现异常信号，伴或不伴软骨局部异常信号；Ⅱ级，软骨表面缺失，缺失深度不到软骨全层的50%；Ⅲ级，软骨缺失深度达到软骨全层厚度的50%；Ⅳ级，软骨下骨显露，软骨全层缺失。MRIⅠ～Ⅳ级代表软骨退变。由2名放射科医师对MRI图像关节软骨损伤进行ICRS分级评估。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件，计量资料以±s表示，行独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

正常组膝关节软骨表面光滑、完整、信号均匀，伪彩图呈红色（图1）；OA组软骨连续性可，软骨层变薄，局部信号不均匀，伪彩图呈斑片状蓝绿色（图2）。正常组膝关节髌软骨平均T2值为（44.16±2.15）ms，OA组平均 T2值为（54.46±4.32）ms。 早期 OA组平均 T2值高于正常组（P＜0.05）。

图1 男，17岁 图1a T2-Mapping解剖图显示关节软骨连续性好，表面光滑，信号均匀 图1b T2-Mapping与解剖融合图像，色阶19～125 ms，关节软骨伪彩图呈红色 图1c 关节镜下关节软骨表面光滑 图2 男，26岁，膝关节疼痛4年 图2a T2-Mapping解剖图显示髌骨内侧软骨局部不规则变薄，软骨下骨内见斑片状异常信号 图2b T2-Mapping与解剖融合图像，色阶18～140 ms，伪彩图呈蓝绿色 图2c 关节镜下关节软骨表面欠光整，局部见轻度退变

3 讨论

3.1 膝关节髌软骨结构 少量软骨细胞和细胞外基质是构成膝关节髌软骨组织学上的主要成分［5-6］。软骨新陈代谢的主要成分是软骨细胞；水、胶原（Ⅱ型为主）和蛋白多糖聚合物是细胞外基质的主要成分［7］。大多学者［8-10］认为软骨胶原含量的改变和胶原排列方向的变化是T2值发生改变的主要原因。软骨的形态发生改变主要由于软骨内水分含量的增加、胶原网架的损伤和蛋白多糖的丢失，导致软骨体积逐渐变薄、减小［11-13］。

3.2 膝关节髌软骨T2值测量及T2-Mapping伪彩图T2-Mapping成像技术是采用多层面多回波的自旋回波序列，软骨组织的 T2值是通过公式 SI（t）=SI（0）exp（-t/T2）计算得出［14-15］，T2-Mapping 伪彩图经过像素转换获得，公式中 SI（0）是t=0时的 MRI信号强度，SI（t）是不同回波时间的信号强度。T2弛豫时间是软骨内组织成分微观结构的变化，髌软骨全层的T2值有随年龄增长而增加的趋势，但与性别无显著相关性［2-3］；软骨发生退变时，T2值显著增高，软骨退变越严重，T2值越高［5］。

膝关节髌软骨T2值的测量可量化评估软骨的组织结构［16］，结合T2-Mapping伪彩图对关节软骨病变早期诊断有很高的临床应用价值。

3.3 髌软骨退变与T2值的相关性 本研究中正常组膝关节软骨表面光滑、完整、信号均匀，伪彩图呈红色；OA组软骨连续性可，软骨层变薄，局部信号不均匀，伪彩图呈斑片状蓝绿色。正常组膝关节髌软骨平均 T2值为低于 OA 组（P＜ 0.05）；与 Li等［17］研究结果相似。T2值发生改变的主要原因有软骨表面胶原纤维的排列方式发生改变，胶原网状结构破坏［12］，软骨内水分含量的增加、软骨 T2值升高［9-13，17］。

总之，通过测定比较正常志愿者和OA患者的髌软骨T2值和T2-Mapping伪彩图，可量化评估软骨的组织结构［16］。MRI T2-Mapping成像是一种无创的软骨分子成像技术，对关节软骨病变早期诊断有很高的临床应用价值。