中国中西医结合影像学杂志   2019, Vol. 17 Issue (1): 10-12
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引用本文
于秀英, 何勇, 赵蕾, 刘松国, 韩广. MRI T2-Mapping成像对膝关节髌软骨早期退变的诊断价值[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2019, 17(1): 10-12. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2019.01.003
Yu Xiuying, He Yong, Zhao Lei, Liu Songguo, Han Guang. Diagnostic value of MRI with T2-Mapping in early stage of knee articular cartilage degeneration[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2019, 17(1): 10-12. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2019.01.003
MRI T2-Mapping成像对膝关节髌软骨早期退变的诊断价值[PDF全文]
于秀英1a, 何勇1b, 赵蕾2, 刘松国1a, 韩广1a
1a. 山东省临沂市中医医院医学影像科，山东 临沂 276002;
1b. 山东省临沂市中医医院骨科，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
收稿日期: 2018-04-29
通信作者: 韩广, E-mail:13518694681@126.com.
摘要：目的: 探讨MRI T2-Mapping成像对膝关节髌软骨早期退变的影像诊断价值。方法: 采用GE Discovery 750 3.0 TMRI 8回波SE序列行髌骨轴位T2-Mapping成像。采用国际软骨修复协会（ICRS）标准对髌软骨进行分级，并与关节镜下所见软骨对照，测量正常组和膝关节骨关节炎（OA）组的髌软骨最厚处和病变处的平均T2值。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；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。早期OA组平均T2值高于正常组（P < 0.05）。结论: T2-Mapping成像对膝关节髌软骨早期退变有很高的价值。
关键词：骨关节炎, 膝    髌骨    软骨    磁共振成像    
Diagnostic value of MRI with T2-Mapping in early stage of knee articular cartilage degeneration
Yu Xiuying, He Yong, Zhao Lei, Liu Songguo, Han Guang
Department of Medical Imaging, Chinese Medicine Hospital in Linyi City, Linyi, 276002, China
Abstract: Objective: To investigate the diagnostic value of MRI T2-Mapping imaging in the early stage of knee degenerative cartilage degeneration. Methods: The tibial axial T2-Mapping imaging was underwent. Cartilage degeneration were graded using the ICRS criteria, compared with cartilage seen under arthroscopy, the T2 value at the thickest part of the cartilage of the OA group and the normal group were measured. Results: In the normal group, the articular cartilage of subjects showed homogeneous signal with the smooth and complete surface and their color maps were red. In the OA group, the articular cartilage of subjects showed heterogeneous signal with acceptable continuity and thin thickness and their color maps were spot-liked cyan. Average T2 values of the OA group were bigger than those of the normal group (P < 0.05). Conclusion: T2-Mapping imaging has a high clinical value in the early diagnosis of cartilage degeneration of the knee joint.
Key words: Osteoarthritis, knee    Patella    Cartilage    Magnetic resonance imaging    

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 1 702.0 ms/35.0 ms），冠状位脂肪抑制FSE PDWI（TR/TE 1 707.0 ms/35.0 ms）及轴位脂肪抑制FSE PDWI（TR/TE 2 067.0 ms/35.0 ms）；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Fun- ctool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。MRI Ⅰ~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x±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。

参考文献
[1]
Mosher TJ, Dardzinski BJ. Cartilage MRI T2 relaxation time mapping:overing and applications[J]. Semin Musculoskelet Radiol, 2004, 8: 355-368. DOI:10.1055/s-2004-861764
[2]
任阿红, 郑卓肇. 髌软骨T2-mapping成像:MRI正常与退变软骨的差异[J]. 中国医学影像技术, 2011, 27(10): 2113-2117.
[3]
任阿红, 郑卓肇. 经关节镜证实的正常髌软骨T2值空间分布特征[J]. 中国医学影像学杂志, 2012, 20(7): 503-507. DOI:10.3969/j.issn.1005-5185.2012.07.008
[4]
Brittberg M, Peterson L. Introduction of an articular cartilage classification[J]. ICRS Newsletter, 1998, 1: 5.
[5]
郑红伟, 李小明, 罗敏, 等. MR T2-mapping成像对诊断早期膝关节软骨损伤的临床应用价值[J]. 医学影像学杂志, 2008, 18(5): 532-534. DOI:10.3969/j.issn.1006-9011.2008.05.022
[6]
陈其春, 邹月芬, 王德杭, 等. 磁共振T2-mapping成像在膝关节早期骨性关节炎中的应用[J]. 临床放射学杂志, 2012, 31(1): 8185.
[7]
王平, 黄刚, 张文文, 等. 应用磁共振T2-mapping成像评价非专业马拉松运动员膝关节软骨改变[J]. 中国临床医学影像杂志, 2014, 25(12): 877-881.
[8]
Nieminen MT, Toyras J, Rieppo J, et al. Quantitative M R microscopy of enzymatically degraded articular cartilage[J]. Magn Reson Med, 2015, 43: 676-681.
[9]
Nieminen MT, Rieppo J, Toyras J, et al. T2 relaxation reveals spatial collagen architecture in articular cartilage:a comparative quantitative MRI and polarized light microscopic study[J]. Magn Reson Med, 2001, 46: 487-493. DOI:10.1002/mrm.v46:3
[10]
Xia Y. Magic-angle effect in magnetic resonance imaging of articular cartilage:a review[J]. Invest Radiol, 2000, 35: 602-621. DOI:10.1097/00004424-200010000-00007
[11]
Keinan-Adamsky K, Shinar H, Navon G. Multinuclear NMR and MRI studies of the maturation of pig articular cartilage[J]. Magn Reson Med, 2010, 55: 532-540.
[12]
李晓芬. 3.0 T MR T2-mapping对早期膝关节软骨损伤的临床应用价值[D].南昌: 南昌大学, 2015.
[13]
陶娟.比较四种3D-MR序列在膝关节软骨和骨关节炎病变软骨的应用价值[D].武汉: 华中科技大学, 2014.
[14]
Mosher TJ, Dardzinski BJ, Smith MB. Human articular cartilage:influence of aging and early symptomatic degeneration on the spatial variation of T2——preliminary findings at 3 T[J]. Radiology, 2000, 214: 259-266. DOI:10.1148/radiology.214.1.r00ja15259
[15]
王鹤翔, 郝大鹏, 徐文坚, 等. 3.0 T MRI T2-mapping对膝关节软骨退变的评估价值[J]. 磁共振成像, 2012, 3(4): 245-249. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2012.04.002
[16]
Bining HJ, 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[J]. Skeletal Radiol, 2009, 38: 459-465. DOI:10.1007/s00256-008-0629-y
[17]
Li X, Benjamin MC, Link TM, et al. In vivo T(1rho) and T(2) mapping of articular cartilage in osteoarthritis of the knee using 3T MRI[J]. Osteoarthritis Cartilage, 2007, 15: 789-797. DOI:10.1016/j.joca.2007.01.011