MRI T2star mapping、T1images與3D DESS融合圖在隱匿性膝關(guān)節(jié)軟骨損傷中的應(yīng)用

范偉雄，楊志企，程鳳燕，黃健，于昭，侯文忠

（梅州市人民醫(yī)院 放射科，廣東 梅州 514031）

·論著·

MRI T2star mapping、T1images與3D DESS融合圖在隱匿性膝關(guān)節(jié)軟骨損傷中的應(yīng)用

范偉雄，楊志企，程鳳燕，黃健，于昭，侯文忠

（梅州市人民醫(yī)院 放射科，廣東 梅州 514031）

目的 探討T2star mapping、T1images與3D DESS融合偽彩圖在關(guān)節(jié)軟骨損傷中的診斷價(jià)值。方法 對26例關(guān)節(jié)軟骨損傷患者行T2star mapping、T1images和3D DESS掃描，并將T1images、T2star mapping與3D DESS圖像融合，評價(jià)患者股骨、脛骨、髕骨關(guān)節(jié)軟骨損傷程度并與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果對比，計(jì)算融合偽彩圖診斷軟骨損傷的特異性、敏感性及與關(guān)節(jié)鏡診斷結(jié)果一致性。結(jié)果 T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度及Kappa值分別為92.8%、93.0%、0.769，T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖診斷關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度及Kappa值分別為91.4%、94.2%、0.787。結(jié)論 T2star mapping、T1images與3D DESS融合偽彩圖在關(guān)節(jié)軟骨早期損傷評價(jià)上優(yōu)于關(guān)節(jié)鏡。

膝關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)軟骨；磁共振成像；T2star mapping；T1images；3D DESS

膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)生率較高，臨床上需要用無創(chuàng)的診斷技術(shù)來準(zhǔn)確評估軟骨損傷的情況。磁共振成像 （MRI）具有多對比度、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前評價(jià)關(guān)節(jié)軟骨損傷的最佳無創(chuàng)檢查技術(shù)［1］。近年來發(fā)展的三維雙回波穩(wěn)態(tài) （3D DESS）、T2mapping、T2star mapping、T1images等成像技術(shù)，可評估膝關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)功能變化，提高對關(guān)節(jié)軟骨損傷的診斷能力［2－3］。國內(nèi)多應(yīng)用一種成像技術(shù)研究膝關(guān)節(jié)軟骨損傷，但多種新興成像技術(shù)融合應(yīng)用并與膝關(guān)節(jié)鏡對比的研究尚少見報(bào)道。本研究應(yīng)用T2star mapping、T1images分別與3D DESS融合的偽彩圖來評估關(guān)節(jié)軟骨損傷程度并與關(guān)節(jié)鏡診斷結(jié)果進(jìn)行對照分析。

1 資料與方法

1.1 資料 隨機(jī)收集本院2014年8月至2015年12月臨床確診的急性隱匿性膝關(guān)節(jié)損傷患者26例，其中男14例，女12例，年齡20～50歲，平均35歲。

1.2 MRI檢查 應(yīng)用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀，采用膝關(guān)節(jié)15通道線圈，掃描中心定位于髕骨下緣水平，垂直于股骨內(nèi)外側(cè)髁后緣連線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)矢狀位掃描。患者行常規(guī)序列掃描及T2star mapping、T1images與T2－3D DESS掃描，參數(shù)見表1。

表1 膝關(guān)節(jié)軟骨MRI掃描參數(shù)

1.3 影像圖像處理及分析 將圖像傳輸?shù)絊yngo.via后處理工作站，生成 T2star mapping、T1images，并將 T1images、T2star mapping分別與3D DSSS序列融合，由2位醫(yī)師共同閱片分析，評估軟骨損傷程度。觀察膝關(guān)節(jié)的6處關(guān)節(jié)軟骨面：股骨外側(cè)髁、股骨內(nèi)側(cè)髁、脛骨外側(cè)平臺、脛骨內(nèi)側(cè)平臺、滑車、髕骨，以軟骨損傷最明顯處作為軟骨損傷分級依據(jù)。MRI診斷分級借鑒Recht分級法，分級診斷標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.4 關(guān)節(jié)鏡檢查 關(guān)節(jié)鏡檢查采用英國Smith Nephew關(guān)節(jié)鏡手術(shù)操作系統(tǒng)，MRI檢查后1～3天內(nèi)行膝關(guān)節(jié)鏡檢查。關(guān)節(jié)鏡結(jié)果由2名高年資關(guān)節(jié)鏡專科醫(yī)師描述分級，多個(gè)區(qū)域關(guān)節(jié)軟骨損傷者選擇最嚴(yán)重的部位作為分級標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)節(jié)鏡采用Outerbrige分級法，分級診斷標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 膝關(guān)節(jié)軟骨損傷關(guān)節(jié)鏡與磁共振分級診斷標(biāo)準(zhǔn)

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。影像學(xué)分級與關(guān)節(jié)鏡分級對比分析采用雙盲法，計(jì)算Kappa統(tǒng)計(jì)量作一致性檢驗(yàn)，Kappa≥0.75兩者一致性較好，0.75＞Kappa≥0.4兩者一致性一般，Kappa＜0.4兩者一致性較差。關(guān)節(jié)鏡診斷0級為陰性、Ⅰ～Ⅳ級為陽性，以關(guān)節(jié)鏡分級為標(biāo)準(zhǔn)分別計(jì)算T2star mapping－3D DESS、T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度及Kappa值。

2 結(jié)果

2.1 關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果 對26例患者的膝關(guān)節(jié)共156處關(guān)節(jié)面進(jìn)行了分級評價(jià)，正常軟骨共 86處 （0級、陰性），異常軟骨（Ⅰ ～Ⅳ級、陽性）共70處，其中Ⅰ級 12處，Ⅱ級9處，Ⅲ級17處，Ⅳ級32處。

2.2 T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷及與關(guān)節(jié)鏡對照結(jié)果 T1images－3D DESS融合偽彩圖示正常軟骨共85處 （0級、陰性），異常軟骨 （Ⅰ ～Ⅳ級、陽性）共 71處，其中Ⅰ級14處，Ⅱ級10處，Ⅲ級16處，Ⅳ級31處。與關(guān)節(jié)鏡對比結(jié)果見圖1及表3，T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度及Kappa值分別為92.8%、93.0%、0.769。

圖1 T1images－3D DESS融合偽彩圖及與關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果

表3 T1images－3D DESS融彩圖與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果比較

2.3 T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖診斷及與關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果對照結(jié)果 T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖示正常軟骨共87處 （0級、陰性），異常軟骨 （Ⅰ ～Ⅳ級、陽性）共71處，其中Ⅰ級13處，Ⅱ級9處，Ⅲ級16處，Ⅳ級31處。與關(guān)節(jié)鏡對比結(jié)果見圖2及表4，T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖診斷膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度及Kappa值分別為91.4%、94.2%、0.787。

圖2 T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖與關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果

表4 T2star mapping－3D DESS融合圖與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果比較

3 討論

3.1 關(guān)節(jié)軟骨T2star mapping、T1images成像的基本原理膝關(guān)節(jié)透明軟骨由少量軟骨細(xì)胞［4］及細(xì)胞外基質(zhì) （extracellular matrix，ECM）構(gòu)成。ECM包括膠原、蛋白多糖及水，其中水占ECM的65%～85%［4］，含量自軟骨表面向深層逐漸下降。T2mapping反映軟骨膠原變化的敏感度高而特異度較低［5］，其通過評估水分子及膠原分子間的變化以顯示軟骨ECM內(nèi)膠原成分的改變［6］，多數(shù)研究［7］認(rèn)為膠原排列方向和膠原含量共同決定了軟骨T2值，也有部分研究［8］認(rèn)為蛋白多糖和水含量也影響軟骨T2值。T1弛豫時(shí)間反映組織中水和細(xì)胞外基質(zhì)分子間慢頻率的相互作用，對組織內(nèi)蛋白多糖含量變化敏感，而與膠原含量關(guān)系不大，有研究［9］表明T1弛豫時(shí)間與軟骨損傷關(guān)系密切。國外一項(xiàng)研究［10］表明T2值易受很多因素影響，如擴(kuò)散誘導(dǎo)的信號缺失及磁敏感偽影，而T1images成像可降低這些因素的影響。Goto等［11］測量32名正常人膝T1值和T2值研究表明年齡和負(fù)重程度與軟骨T1值改變有關(guān)，而這與T2值沒有明顯關(guān)系。國外另一項(xiàng)3T MRI的可行性研究［12］表明，T2和T2star弛豫參數(shù)在評估關(guān)節(jié)軟骨和軟骨修復(fù)組織的結(jié)果相似，而軟骨T2star mapping成像的優(yōu)勢在于更短的成像時(shí)間和三維采集，提高空間分辨率，有潛力替代T2mapping成為關(guān)節(jié)軟骨病變早期診斷及病情監(jiān)測的敏感指標(biāo)。

3.2 膝關(guān)節(jié)軟骨損傷T2、T1值變化 關(guān)節(jié)軟骨早期損傷首先表現(xiàn)在表面膠原纖維的形態(tài)和排列方式發(fā)生變化，增加了關(guān)節(jié)表面的摩擦作用及對水的通透性，從而增加了軟骨內(nèi)水分的含量，T2弛豫時(shí)間升高；同時(shí)蛋白多糖合成受到抑制且丟失，殘存的蛋白多糖具有更大的伸展空間，也可增加水的含量；另外短T2的膠原纖維丟失，使得MR圖像上軟骨的信號強(qiáng)度升高。而蛋白多糖合成受到抑制、丟失導(dǎo)致蛋白多糖濃度降低，從而引起T1弛豫時(shí)間減低。因此，T2弛豫時(shí)間升高、T1弛豫時(shí)間減低是關(guān)節(jié)軟骨損傷最早出現(xiàn)的征象，出現(xiàn)于軟骨厚度和形態(tài)發(fā)生變化之前。

3.3 T2star mapping、T1images與3D DESS融合偽彩圖的臨床應(yīng)用 目前大部分研究［13－14］認(rèn)為3D－DESS序列在早期發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)軟骨微小損傷的敏感性和特異性都要高于其他成像序列。T2star mapping、T1images分別與3D DESS融合偽彩圖對軟骨顯示更為清晰，同時(shí)可以通過觀察融合偽彩圖色階變化反映軟骨組分、形態(tài)學(xué)改變。本組表3分析結(jié)果顯示融合偽彩圖診斷膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的敏感度、特異度均較高，與關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果有較好的一致性。T1imges－3D DESS融合偽彩圖在Ⅰ級軟骨損傷評價(jià)上優(yōu)于關(guān)節(jié)鏡，其中5處關(guān)節(jié)鏡診斷為0級，T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷為Ⅰ級；但 T1images－3D DESS融合偽彩圖低估了Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級軟骨損傷，本組1處關(guān)節(jié)鏡診斷為Ⅳ級、T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷為Ⅲ級，2處關(guān)節(jié)鏡診斷為Ⅲ級、T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷為Ⅱ級，可能與部分容積效應(yīng)、截?cái)鄠斡暗纫蛩叵嚓P(guān)。本組表4分析結(jié)果同樣表明T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖在Ⅰ級軟骨損傷評價(jià)上優(yōu)于關(guān)節(jié)鏡，其中4處關(guān)節(jié)鏡診斷為0級，T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖診斷為Ⅰ級，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級軟骨損傷的評價(jià)上T2star mapping－3D DESS也存在低估的現(xiàn)象。而在關(guān)節(jié)軟骨Ⅰ級損傷診斷上T1images－3D DESS融合偽彩圖優(yōu)于 T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖，本組 T2star mapping－3D DESS融合偽彩圖診斷Ⅰ級損傷13例，T1images－3D DESS融合偽彩圖診斷Ⅰ級損傷14例，這與軟骨內(nèi)蛋白多糖濃變化可能會(huì)稍早于膠原纖維的形態(tài)、排列方式發(fā)生變化有關(guān)。本研究不足之處在于病例數(shù)較少，忽略了患者年齡、負(fù)重程度及磁敏感偽影等因素影響。

綜上所述，T2star mapping、T1images與3D DESS融合偽彩圖可在提高圖像質(zhì)量同時(shí)突出關(guān)節(jié)軟骨顯示，在軟骨早期損傷診斷上優(yōu)于關(guān)節(jié)鏡檢查。

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（責(zé)任編輯：常海慶）

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

梅州市科技計(jì)劃項(xiàng)目 （項(xiàng)目編號：2014B15）

范偉雄 （1976-），男，廣東梅州人，本科學(xué)歷，副主任醫(yī)師，科副主任，研究方向：磁共振診斷。