磁共振T2-mapping成像在早期踝关节骨性关节炎诊断中的应用价值探析

徐 菲 杨志杰

踝关节骨性关节炎是临床上比较多发的一种关节疾病，早期主要表现为关节软骨变性以及骨质增生，其中关节软骨损害是导致该病的病理基础[1]。磁共振T2-mapping技术能够准确检测T2弛豫的时间，从而定量分析患者关节软骨内部组织成分出现的改变，并且T2-mapping图还能够观察正常以及非正常的软骨区域[2]。所以本研究使用磁共振T2-mapping成像检测踝关节骨性关节炎患者以及正常人关节软骨的T2值，对比二者存在的差异，从而分析T2-mapping技术在诊断踝关节早期骨性关节炎中的应用价值，现总结如下。

方 法

1.临床资料

选 取2017年1月-2017年12月 南 京 军 区福州总院第一附属医院收治的踝关节骨性关节炎40例为研究组，均符合《骨关节炎诊断及治疗指南》中踝关节骨性关节炎的诊断标准，为临床确诊病例，且无关节间隙狭窄、关节畸形等，属于McDemott、Scranton踝关节骨关节炎分类标准Ⅰ～Ⅱ类的早期患者。排除不符合临床诊断标准、踝关节严重畸形、类风湿关节炎、踝关节损伤等，无使用对关节软骨有影响的药物史。选取同期体检健康人员踝关节40例为对照组，无踝关节外伤以及手术病史，踝关节无任何不良症状，活动状况良好，近期无剧烈运动史。

2.检测方法

采用西门子VERIO 3.0T磁共振4通道包裹式表面线圈（CP Flex coil，Small），患者取仰卧、足先进体位。踝关节放松，自然前伸，尽量将被检侧踝关节置于磁体中心（趾屈10°～30°）。将内踝水平置于磁体中心处，以魔术带固定，辅以沙袋固定。

3.采样位置

踝关节MRI扫描方式采取斜冠状位、横轴位、斜矢状位三个位置进行采样。斜冠状位：取横断位及矢状位作定位线，平行于内外踝的连线，扫描范围从距骨前缘至跟骨后缘，是显示胫距关节软骨病变的最佳位置，故T2-mapping取斜冠状位[3]。横断位：取冠状位及矢状位作定位线，平行于胫骨下缘，扫描范围从下胫腓关节至跟骨下缘。能够显示最多的肌腱和韧带的诊断信息。斜矢状位：取横断位及冠状位作定位线，垂直于内外踝连线，扫描范围包括内外踝，有利于肌腱的显示。两组病例检查前运动状态予以限定，防止检查结果因运动原因发生改变。

4.扫描参数

见表1。

5.图像处理方法

所得图像由2名对临床信息不知情并且经验丰富的放射科医师分别评估，如果两人意见不一致，则讨论达成一致。将T2-mapping图像传至工作站生成T2-mapping伪彩图（图1），对感兴趣区进行T2值的测量。根据踝关节承重不同划分6个区域进行软骨测量：踝关节外侧负重区、非负重区、踝关节内侧负重区、非负重区、胫骨内侧、胫骨外侧。并将软骨划分为深浅两层，对比软骨空间T2值是否存在差异，各区域每层取3个感兴趣区，每个感兴趣区分别测量3次取平均T2值[4]。

使用软骨修复协会(ICRS)的分级标准，对踝关节骨性关节炎患者的软骨损伤程度加以分级。0级：正常软骨；Ⅰ级：软骨分层结构不清，可见内部局灶低信号，但表面尚光滑；Ⅱ级：软骨轮廓轻中度不规则变化，损伤深度累及不足全层50%；Ⅲ级：软骨表面重度改变，损伤深度累及全层50%以上，但未完全累及全层；Ⅳ级：损伤累及全层软骨。其中0级、Ⅰ级属于轻度损伤，≥Ⅱ级属于重度损伤[5]。同时对比观察不同分级情况下T2值。

表1 踝关节MRI扫描参数

6.统计学方法

将所检测的数据用统计学专业软件数据包SPSS18.0进行分析，定量资料采用t检验分析，数据用（ x ±s）表示，以P＜0.05为具有差异统计学意义。定性资料采用χ2检验。

结 果

1.研究组与对照组均衡性比较

研究组40例，其中左踝14个，右踝26个，男22例，女18例，年龄37～58岁，中位数50.1。对照组40例，其中左踝15个，右踝25个，男24例，女16例，年龄31～57岁，中位数48.2。所有患者体重指数（BMI）处于正常范围18.5～23.9 kg/m2。两组间年龄（Z=1.928，P=0.054），性别（χ2=3.653，P=0.056），BMI（t=2.28，P＞0.05），差别无统计学意义，具有可比性。

表2 两组研究对象诊断结果比较（ms,± s）

表2 两组研究对象诊断结果比较（ms,± s）

?

表3 两组研究对象各区域深浅层软骨T2值比较（ms, ±s）

表3 两组研究对象各区域深浅层软骨T2值比较（ms, ±s）

?

表4 研究组不同软骨区、不同损伤分级时T2值比较（ms, ±s ）

表4 研究组不同软骨区、不同损伤分级时T2值比较（ms, ±s ）

?

图1 踝关节冠状位T2-mapping图像。

2.比较两组各区域软骨T2值

研究组患者踝关节各区域软骨T2值均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），具体结果见表2。

3.比较相同区域深层和浅层软骨T2值

不同显示区域浅层软骨的平均T2值均较深层软骨的平均T2值高，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

4.比较研究组不同软骨区、不同损伤分级的T2值

研究组患者踝关节外侧负重区、非负重区，踝关节内侧负重区、非负重区，胫骨内侧、胫骨外侧软骨T2-mapping序列成像T2值在不同软骨区、不同损伤分级时T2值差异显著（P＜0.05），见表4。

讨 论

踝关节软骨是由细胞外基质以及软骨细胞共同组成的。其中软骨细胞可以说是软骨新陈代谢主要的成分[6]。其细胞外基质包括Ⅱ型胶原、水以及蛋白聚合物。软骨内部含量最多的Ⅱ型胶原成网状支架排列，蛋白聚合物以及水则嵌在胶原网当中。组织学上踝关节的软骨由包括切线层、放射层、过渡层以及钙化层[7]。其中切线层的胶原纤维同软骨表面平行，过渡层的胶原纤维排列比较随即机，放射层的胶原纤维比较厚，同软骨表面垂直。钙化层则代表软骨以及软骨下骨之间的过渡位置。软骨基质当中胶原纤维排列形成软骨组织的各向异性。软骨基质同T2值之间存在着直接的联系。相关研究结果显示软骨当中胶原含量、胶原纤维以及水含量是影响软骨T2值的常见影响因素，对蛋白多糖水平的改变相对而言并不敏感。有研究人员使用软骨素酶来消化软骨导致蛋白多糖的含量显著下降，之后检测踝关节软骨的T2值，结果没有明显的改变，但是胶原酶消化之后检测得到的T2值明显上升，因此软骨T2值可以说是体现胶原网是否完整的重要量度[8]。研究人员使用磁共振以及偏振光显微镜来分析关节软骨的结果，表明软骨组织学分层同横向弛豫时间存在着明显的关联性。踝关节软骨的各层组织结构之间各向异性，是导致软骨T2值区域改变的基础条件，软骨浅层到达最深层的T2值呈现出逐渐递减的改变特点。本研究的结果显示，正常人群踝关节外侧负重区以及非负重区的软骨深层T2值都要显著低于浅层（P＜0.05），这表明软骨深浅层的基质含量以及胶原纤维会直接影响到软骨T2值的高低。

在踝关节骨性关节炎患者的严重程度分级方面，传统上医务工作人员通常使用KL法进行评估，不过这一评估方法的敏感性以及重复性都不够理想，往往无法准确体现不同级别病变患者存在的差异。关节软骨退变则是踝关节骨性关节炎最为主要的生理病理改变，即使为出现关节镜可视变化之前，踝关节骨性关节炎软骨T2值也会明显高于正常人群。要是单纯使用不够敏感的KL方法进行分级，来当作诊断踝关节骨性关节炎患者的标准，则无法有效从软骨退变层面来体现疾病的轻重程度，也就无法真正体现出踝关节骨性关节炎患者软骨T2值的改变情况。所以本研究当中使用软骨损伤ICRS标准来评估磁共振T2-mapping图像，从而更加准确地论证T2-mapping在判断关节软骨损伤当中的应用价值。本研究的结果显示，踝关节骨性关节炎患者踝关节各个位置软骨的平均T2值同对照组研究对象比较而言显著上升（P＜0.05）。这主要同踝关节骨性关节炎发病时，患者关节软骨当中胶原网状结构遭到破坏以及胶原纤维的排列出现改变，从而加大了水的通透性相关。与此同时，胶原网断裂导致蛋白多糖分散，暴露更多阴离子，进一步提高了软骨内水含量，导致软骨T2的值明显上升。T2-mapping成像可以在踝关节骨性关节炎患者的关节软骨形态没有出现显著改变的时候就提示诊断，从而指导医务工作人员临床早期干预。传统上对软骨T2值位置改变的研究，主要集中在正常的软骨范围，对踝关节骨性关节炎患者软骨T2值位置改变的研究比较少见。根据ICRS的标准分级之后，0～2级损伤患者的软骨T2值仍然体现出深浅位置的改变，也就是深层的T2值要低于浅层。研究人员在随访评估患者软骨修复过程当中发现，修复组织的T2值空间改变可以当作鉴别修复组织的影像标志之一，其中透明软骨样的修复组织T2值出现明显变化，但是纤维修复组织则缺乏显著的区域改变。使用T2-mapping技术进行模拟穿刺，可以准确评估修复手术的治疗效果。所以软骨T2值区域变化也是踝关节骨性关节炎患者的重要影像特征。

综上所述，磁共振T2-mapping成像能够量化评估踝关节软骨内部组织成分的改变化，对早期踝关节骨性关节炎的诊断有比较理想的诊断价值，临床上值得推广应用。