T2 圖在脊柱結核中的應用價值

楊培培 郭輝 姚娟 熊鑫鑫 李白艷

新疆醫科大學第一附屬醫院影像中心放射科，新疆 烏魯木齊 835400

脊柱結核是最常見的肺外結核之一，占骨關節結核的首位，約為40%～50%，好發于兒童和青年，分別以胸椎和腰椎多見[1]。近年來其發病率明顯上升，尤其在我國西北地區。早期脊柱結核無明顯的臨床表現，易漏診、誤診，故影像學檢查顯得尤為重要，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在早期炎性水腫期即可有陽性表現。T2弛豫時間圖(T2 relaxation time mapping)技術作為一種MRI無創性多回波序列，不僅能直接觀察病灶的信號變化，還可通過測量T2值反映生物組織分子水平的微觀變化[2]。現多用于檢測關節軟骨的損傷和退變，用于骨髓的研究較少。本研究旨在分析脊柱結核在T2圖上的特征表現、T2值范圍及其診斷價值。

1 材料和方法

1.1 研究對象

1.1.1 病例組：收集2016年1月至2016年9月在新疆醫科大學第一附屬醫院經臨床活檢、手術病理及隨訪觀察證實的25例脊柱結核患者，其中男15例，女10例，年齡17～78歲，平均48.6歲。大部分患者有不同程度的腰背部不適，且所有患者均排除其他影響脊柱的疾病，如強直性脊柱炎、類風濕性關節炎等，并簽署知情同意書。

1.1.2 對照組：選取25名正常志愿者作為對照組，其中男15例，女10例，年齡20～50歲，平均35.1歲。自身對照組病例組病變臨近的正常椎體。

1.2 研究方法

1.2.1 儀器設備：采用由西門子公司生產的1.5T磁共振掃描儀。

1.2.2 檢查方法：所有患者均取仰臥位，運用脊柱線圈進行常規矢狀位T1、T2加權序列、T2加權壓脂序列、軸位T2加權序列及矢狀面自旋回波(fast spin echo，FSE)序列8回波掃描(TE 26.0 ms、52.0 ms、78.0 ms、104.0 ms、130.0 ms)，并自動生成T2圖。掃描序列及各參數見表1。

表1 所有患者MR常規序列和T2 mapping 序列的掃描參數Table 1 Conventional MRI and T2 mapping scan parameters of all patients

1.3 圖像分析

在后處理工作站上利用Function tool 2軟件，在T2圖上選擇興趣區(region of interest，ROI)，自動生成T2值。病變組選在病變椎體范圍顯示最大的3個層面，再分別劃取椎體破壞相對較輕的區域，測量時將圖像適當放大，并盡量避開血管、偽影及骨皮質等；病變臨近的正常椎體和對照組ROI選在椎體信號強度顯示最均勻且正中的連續3個層面，為避免由ROI的大小、外形及解剖位置不同引起的影響，均采用復制粘貼的方法，并重復測量3次取平均值。

1.4 統計學方法

分別測量病變椎體、臨近正常椎體及對照組椎體的 T2 值，數據以均數±標準差表示，并計算95%參考值范圍。病例組分別與自身對照組和對照組間采用配對t檢驗和兩獨立樣本t檢驗，以P<0.01為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像分析

25例脊柱結核共侵犯60個椎體，其中頸椎、胸椎、腰椎、骶椎分別為5個、15個、36個、4個。病變椎體主要表現為骨髓水腫及相鄰椎體骨質破壞，其中有9個椎體僅表現為骨髓水腫。所有病例均形成椎旁冷膿腫，受累椎間盤的正常形態消失，部分病例累及椎管。且所有病例在T2圖上的病變范圍較常規序列大。

2.2 T2值的測量

在T2圖上正常椎體顯示為均勻一致的藍色色階，如圖1～3；病變椎體及椎旁冷膿腫顯示為紅綠藍的混雜色階，如圖4～6。病變椎體、臨近正常椎體、對照組及椎旁冷膿腫的T2 值見表2。病例組與對照組椎體骨髓T2值分別為(110.32±13.84)ms、(77.29±4.19)ms，兩者比較差異具有統計學意義(t=17.689，P<0.01)。病例組與臨近正常椎體骨髓T2值分別為(110.80±14.84)ms、(69.84±9.69)ms，兩者比較差異具有統計學意義(t=30.568，P<0.01)。

表2 各組椎體和椎旁膿腫的T2值Table 2 T2 values of vertebra of all groups and paravetebral abscess

圖1～3 女，28歲，正常對照組，分別為T1WI、T2WI和T2圖Fig.1 Female, 28 year-old, the normal control group, T1WI, T2WI and T2 relaxation time mapping, respectively

圖4～6 男，39歲，腰4～5椎體結核，并椎旁膿腫形成Fig.4-6 9 Male, 39 year-old, L4-5 vertebral tuberculosis and paravetebral abscess

3 討論

3.1 MRI在早期脊柱結核中的優勢

早期脊柱結核發病隱匿，缺乏臨床特異性，一些實驗室檢查為陰性，此時多以影像學檢查為主[3]。X線檢查價格低廉，可明確病變椎體、椎間隙狹窄及脊柱畸形等，但通常病變已處于中晚期。CT可顯示微小的骨質破壞，對受累椎體部位、程度、有無死骨等具有顯著優勢。隨著MRI技術的日漸成熟和普及，其在脊柱病變的應用價值得到廣泛認可。MRI具有良好的軟組織分辨率、多平面、多方位的成像特點，尤其是矢狀位成像，可以顯示脊柱的病變范圍、其周軟組織改變及病變累及椎管的情況，同時MRI對組織中水和蛋白質的含量變化較敏感，可反映椎體和椎間盤的細微病理改變，因此MRI對早期脊柱結核的診斷意義重大。

3.2 T2圖在早期脊柱結核中的應用

T2弛豫時間是指橫向磁化馳豫相衰減到最大信號強度的37%所需要的時間，可用T2馳豫時間圖進行量化[4-5]。T2弛豫時間圖成像是一種生理性定量MRI檢查方法，通過對每一個像素的T2馳豫時間曲線進行處理，獲得T2馳豫時間圖的技術過程，反映干擾射頻脈沖后，受到應激的細胞核在相移改變時間及信號衰減變化[6]。T2值可以通過檢測組織含水量變化引起的生理學及形態學的早期改變，間接反映人體各組織結構的空間信息及病理生理情況下各組織間水分子的微小變化[7]。

目前，T2圖主要用于軟骨、肌肉、椎間盤、半月板病變研究[8]，較少用于骨髓。脊柱結核早期表現為骨髓水腫，隨著結核桿菌侵犯松質骨繼而導致骨質破壞，形成結核性肉芽腫，進一步發展形成干酪樣壞死，上述各種病理改變均可導致細胞膜的破壞，引起組織含水量的變化[9]。目前骨髓水腫的嚴重程度主要依靠主觀目測，缺乏客觀評定標準。

劉斯潤等[10]通過動物實驗研究表明，在骨髓細胞僅發生功能性改變、常規MRI序列上無陽性征象時，就能發現T2圖及T2值的變化，其可作為骨髓細胞缺血早期的反應指標，有助于早期診斷骨壞死，進行早期治療。本研究表明正常人的椎體骨髓T2值為(77.09±4.45)ms，與楊澤宏等[11]研究L5 椎體骨髓T2值為84.81ms相符。本研究中病變椎體骨髓T2值分別高于正常椎體和病變臨近正常椎體，差異有統計學意義。分析其原因可能是當結核桿菌隨血液循環播散至椎體時，首先表現為椎體不同程度的充血水腫，經過滲出、增生和壞死3個病理過程，導致細胞外含水量的增加，加之椎體骨質破壞，骨小梁排列松散、骨質疏松，均可引起T2弛豫時間延長，T2值增高。在本研究中椎旁冷膿腫的T2值最高，是因為膿液中蛋白質和水分子含量明顯增加。

本研究中，通過在T2 圖上劃定ROI自動生成T2值。脊柱結核病變ROI可能會包括各個病理階段的混雜組織，如纖維蛋白或漿液性滲出、結核性肉芽腫、干酪樣物、壞死骨及膿腫等，所以將病變信號最強的區域作為 ROI 或者病變最大層面的整個病灶作為ROI所測得的T2 值都不能準確地反映病變組織成分的改變[12]。本研究中所有病變椎體在測量T2值時，均避開了明顯的病變區，選擇周圍較輕的病變，以確保數據的穩定性和準確性，且更突出T2 mapping序列對水分子變化的敏感性。病變椎體分別與周圍臨近正常椎體和對照組之間有統計學差異，可能與結核病灶的混雜因素及 ROI 部分容積效應有關。ROI 的大小可能會影響部分容積效應，ROI 越大部分容積效應的影響越大，ROI較小時主要集中于病變的中央區域，可以反映病變區域變化的真實情況。當ROI 劃在病變中心區域單個像素時受部分容積效應的影響最小，但是單個像素受噪聲漲落的影響比較大，綜上對脊柱結核病變椎體 ROI 的劃取需兼顧部分容積效應及噪聲兩個方面。總之T2 值為組織的內在特性，可定量、直觀地反映組織成分分子水平的變化。

脊柱結核還應與椎體轉移瘤鑒別，轉移瘤有原發病史，一般呈跳躍性，首先侵犯椎弓根，可累及多個椎體，較少侵犯終板和椎間盤，病變較局限。轉移瘤導致的椎體壓縮性骨折其病理基礎是[13]：腫瘤組織替代了椎體脂肪細胞，引起細胞外容積相對減少，水分子含量減少，T2弛豫時間縮短，T2值減低。但有研究表明[14-15]，椎體良惡性病變間水含量變化的定量指標有交叉重疊，尚需擴大樣本量做進一步研究。

綜上所述，T2弛豫時間圖技術可以量化評估脊柱結核病變內組織成分的變化，對脊柱結核的診斷及鑒別診斷有一定的指導意義。