T2-mapping 成像对早期踝关节距骨骨软骨损伤的诊断价值

杨 燕 陈 渤 王 华 董旭霞 雷瑞美

距骨骨软骨损伤（osteochondral lesions of the talus，OLT）是指累及距骨穹隆关节软骨面和（或）软骨下骨质的损伤，表现为局部关节软骨剥脱，并累及深部的软骨下骨。OLT 常见于有踝关节创伤史的病人，踝关节扭伤发生率高，由此导致的距骨骨软骨损伤常被忽视，是伤后踝关节反复肿胀、疼痛的常见原因。目前MRI 被公认为是评价关节软骨的首选影像学检查方法。本研究将通过高场强3.0T MRI 软骨生理成像T2-mapping 技术应用于OLT，以期提高早期检出率，为治疗提供依据，评价其临床应用价值。

方 法

1.临床资料

纳入本院2016 年9 月-2019 年3 月因怀疑踝关节损伤而就诊患者48 例。其中男18 例，女30 例，年龄17 ～83 岁。临床有急性扭伤、肿痛、外伤或持续半年至1 年疼痛病史。

2.扫描方法

设备采用西门子Verio 3.0T 磁共振扫描系统，选用膝关节线圈，先行常规矢状位T2WI、PDWI、冠 状 位TlWI、rS-T2Wl 扫 描，T2-mapping 成像采用5 回波FSE 序列矢状位扫描。 参数：TR=1000ms，TE（ms)=13.8/27.6/41.4/55.2/69ms，层厚2mm， 层间隔2mm，FoV：160mm， 矩阵384×384，激励次数1，扫描时间3.28 分钟。

3.图像处理

应用测量软件直接于T2 图上测量病变处得到软骨T2 值，至少6 次取其平均值。由两名MRI 医师评估距骨骨软骨损伤程度、范围，按表1 标准分期。

4.统计分析

诊断结果设立正常组、轻度损伤组（1 ～3 期）、重度损伤组(4 ～5 期），采用EXCEL 2003 和SPSS 19.0 软件进行数据录入及统计学分析，结果用均数±标准差表示，单位为ms，分析正常与损伤组间各观察值的差别，P＜0.05 具有统计学意义。

表1 Mintz 等提出的同时适用于MRI 与关节镜的分期标准

表2 伪彩图软骨T2 值及影像表现

表3 研究组与实验组评估OLT 病例数（单位：个数）

结 果

临床病史如下所述：正常组12 例，其中3 例急性扭伤病史，9 例不适与外伤病史；轻度损伤组28 例，其中11 例急性扭伤病史，10 例肿痛病史，7 例外伤病史；重度损伤组8 例，其中1 例急性扭伤，1 例习惯性扭伤，6 例半年到1 年肿痛病史，1 例外伤。测量T2-mapping 伪彩图感兴趣区软骨T2 值及影像学表现见表2，研究组与对照组评估OLT 病例数见表3，PDWI 及T2-mapping 伪彩图对照见图1 ～3。

图1 男性，30 岁。A.PDWI 图软骨变薄，局部塌陷。B.T2-mapping伪彩图软骨局部连续性中断，软骨下骨质色阶信号不均匀。

图2 男性，51 岁。A.PDWI 图软骨塌陷。B.软骨下骨质色阶信号不均匀。

图3 男性，44 岁。软骨下骨质囊肿形成。

讨 论

1.踝关节距骨软骨解剖及OLT 损伤原因分析

踝关节距骨穹窿表面覆盖着一层关节软骨，为透明软骨，呈前宽后窄，内外侧分别与内外踝关节面相关节，关节软骨覆盖约60%的表面区域。距骨作为踝关节胫距关节的主要负重关节面，是全身最易发生损伤的关节之一[1]。OLT 以距骨穹窿中部的内外侧缘好发，其中以距骨内侧缘更为常见且明显[2]。本研究有急性扭伤临床病史患者16 例，MRI 检查发现软骨轻度损伤12 例，重度损伤1 例，由此可见扭伤是软骨损伤的好发因素之一；另16 例踝关节肿痛或持续疼痛病史患者，MRI 检查发现软骨轻度损伤11 例，重度损伤6 例，因此外伤与退变是引起软骨局部变薄并剥脱的重要原因。

2.早期OLT 的病理变化

正常踝关节透明软骨由软骨细胞和细胞外基质（水、大分子胶原和蛋白多糖聚合物等）组成。关节软骨早期损伤首先表现在基质的合成与分解失去平衡，软骨表面胶原退变、破坏及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；同时蛋白多糖合成受到抑制且丢失，残存的蛋白多糖就具有更大的伸展空间，并导致水的含量进一步增加。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，导致软骨早期的形态学改变，软骨表面纤维化、裂缝形成，随后软骨体积逐渐变薄、减小[3]。

3.磁共振T2-mapping 成像T2 值与OLT 关系

T2-mapping 成像是软骨磁共振生理性成像技术，采用多层面多回波自旋回波序列，通过工作站后处理形成伪彩图，通过感兴趣区域(ROI)测量得出组织的T2 值，从而达到量化评价组织结构的目的[4]。T2 值通过描述组织横向磁化衰减来反映组织的特异性，并通过测量不同回波时间的MR 信号强度并由方程计算得出值。目前，国内外大多数研究认为，T2弛豫时间主要与关节软骨的水含量和胶原纤维方向有关，软骨复杂的胶原框架导致T2 值分布不均，软骨浅、深层的T2 值差异代表了软骨排列结构的各向异性[5-7]。Domayer 等[8]认为T2 图提供了软骨胶原组成的有关信息，T2-mapping 成像和DWI 是新的软骨磁共振生理性成像技术，能够用于评价关节软骨基质成分的变化，提供软骨内的代谢和生化信息。磁共振功能成像在关节内组织成像方面具有明显优势，特别是使用较高空间分辨率和高场强扫描，可以对软骨体积、厚度、面积、粗糙程度、病灶大小和深度、裸露的软骨下骨面积等参数进行评估。本研究发现OLT 患者软骨受损伤区在常规T2WI、PDWI 上信号增高，在T2-mapping 伪彩图上T2 值较正常者增高，受损伤软骨变薄、缺损，在T2-mapping 伪彩图上主要表现为色阶信号均匀度不一致；T2-mapping 伪彩图与常规序列比较，T2-mapping 伪彩图更能发现软骨下骨损伤。文中研究组较对照组发现轻度损伤OLT 个数增多，重度损伤无差异，这与以往学者认为T2-mapping 序列可以检测软骨中水和胶原含量等生化结构的变化，更早地发现膝关节软骨损伤的观点相一致[9-10]。此外，T2 弛豫时间不但受胶原纤维及软骨中水的排列、分布、含量的影响，T2 值的检测还要考虑到魔角效应以及软骨深层的部分容积效应和化学位移伪影的影响[11]。故T2-mapping 成像技术敏感性高但特异性低。

有文献报道T2-mapping 成像技术应用于膝关节软骨，涉及踝关节距骨骨软骨损伤的MRI T2-mapping 成像相关研究较少。本研究通过高场强3.0TMRI 软骨生理成像技术，可以提高早期OLT 的检出率，监测距骨骨软骨的损伤，从而为诊断提供重要依据。将此应用于距骨骨软骨损伤治疗方案的选择中，可以对早期没有发生明显形态学改变的关节软骨损伤进行临床干预，以防止软骨发生不可逆性改变，具有重要的实用价值和临床意义。