磁共振T2 mapping序列*在腰椎間盤退行性病變中的應用價值

宋海龍 彭如臣* 鐘佳利 信瑞強 趙 爽 張 雙 楊新穎 陳學明

腰椎間盤退行性病變嚴重影響患者勞動能力和生活質量，長期持續病變可引起脊髓神經根病變、椎管狹窄以及腰椎間盤突出等癥狀，因此早期診斷腰椎間盤退行性病變對患者至關重要。

隨著人口社會老齡化，腰椎間盤退變患者呈逐年增加趨勢[1-2]。國內外研究[3-5]表明，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)分辨率高，可通過測量腰椎間盤T2弛豫時間圖(T2 mapping)，對腰椎間盤退變程度進行無創性動態監測，故本研究旨在探討T2 mapping成像技術在腰椎間盤退行性病變中的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年9月至2016年10月在首都醫科大學附屬北京潞河醫院就診的97例腰椎間盤退變患者(485個腰椎間盤)納入觀察組，其中男性54例，女性43例；年齡18～52歲，平均年齡(35.05±6.71)歲。另選擇97名同期健康體檢者納入健康組，其中男性49名，女性48名；年齡20～51歲，平均年齡(37.67±7.83)歲。本研究經患者及體檢者知情同意且經醫院倫理委員會通過。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①患者均存在腰間盤突出退行性病變；②Pfirrmann分級Ⅰ～Ⅴ級。

(2)排除標準：①有外傷手術史；②脊柱畸形；③下肢神經功能障礙者。

1.3 檢查方法

通過3.0T的MRI T2 mapping對腰椎間盤進行掃描，行正中矢狀位T2 mapping成像，成像參數：重復時間(repetition time，TR)為1000 ms，回波時間(echo time，TE)為8.4～67.2 ms，視野220×220，矩陣256×256，采集帶寬31.25，層厚4 mm，掃描層數10層，掃描時間為5 min 10 s。

1.4 觀察與評價指標

(1)對不同MRI腰椎間盤退變Pfirrmann分級T2弛豫時間值(T2值)進行比較，對不同分級腰椎間盤T2值進行相關性分析，并對兩組Pfirrmann分級平均得分進行比較。

(2)MRI腰椎間盤退變Pfirrmann分級標準共分為Ⅰ～Ⅴ級：①Ⅰ級，椎間盤高度正常，MRI信號均勻，高于或等于腦脊液信號，髓核和纖維環分界清晰；②Ⅱ級，椎間盤高度正常，MRI信號有不均勻結構，髓核和纖維環分界較清楚；③Ⅲ級，椎間盤高度輕度降低，MRI信號中等，有不均勻結構，髓核和纖維環分界模糊；④Ⅳ級，椎間盤高度中度降低，MRI信號低，有不均勻結構，髓核和纖維環分界界限消失；⑤Ⅴ級，椎間盤高度中度降低，MRI信號低，有不均勻結構，髓核和纖維環分界界限消失，伴有椎間盤塌陷。

1.5 統計學方法

使用SPSS 21.0進行統計分析。MRI腰椎間盤退變的Pfirrmann分級T2值和Pfirrmann分級平均得分均為計量資料，結果以均值±標準差(±s)表示，檢驗方法采用方差分析和t檢驗，腰椎間盤T2值相關性采用pearson相關分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同Pfirrmann分級腰椎間盤T2值比較

通過T2 mapping掃描，在97例腰椎間盤退變患者的485個腰椎間盤中，I～Ⅴ級腰椎間盤個數分別為：87、142、117、98、41。通過方差分析，I～Ⅴ級間前纖維環、后纖維環及髓核T2值比較差異有統計學意義(F=9.186，F=7.013，F=11.689；P＜0.05)；組間兩兩比較，前纖維環T2值中，Ⅲ級與Ⅳ、Ⅳ級與Ⅴ級間無統計學差異，其余各組間比較差異均有統計學意義(t=7.14，t=5.69；P＜0.05)；后纖維環T2值中，Ⅰ級與Ⅱ級、Ⅳ級與Ⅴ級間無統計學差異，其余各級間比較差異均有統計學意義(t=6.18，t=7.09；P＜0.05)；髓核T2值中，Ⅳ級與Ⅴ級間無統計學差異，其余各級間均有統計學差異(t=6.34，t=5.17，t=4.82；P＜0.05)，見表1。

2.2 腰椎間盤T2值相關性分析

經過Pearson相關分析，髓核各分區T2值呈顯著正相關(r=0.89，P＜0.05)，前纖維環和后纖維環T2值無明顯相關性(r=0.08，P＞0.05)。

2.3 兩組Pfirrmann分級平均得分比較

經過比較，觀察組Pfirrmann分級平均得分(78.57±10.12)分，低于健康組的(118.17±16.92)分，兩組比較差異有統計學意義(t=10.26，P＜0.05)，見表2。

表1 不同Pfirrmann分級腰椎間盤T2值比較(±s)

表1 不同Pfirrmann分級腰椎間盤T2值比較(±s)

級別 個數 前纖維環 t值 P值 后纖維環 t值 P值 髓核 t值 P值Ⅰ 87 72.75±8.35 92.91±17.36 142.83±34.31Ⅱ 142 61.52±7.21 7.14 ＜0.05 82.39±15.29 0.36 ＞0.05 112.03±29.19 6.34 ＜0.05Ⅲ 117 52.16±6.67 5.69 ＜0.05 76.13±12.38 6.18 ＜0.05 98.52±13.15 5.17 ＜0.05Ⅳ 98 43.21±5.23 0.15 ＞0.05 59.52±6.96 7.09 ＜0.05 64.61±9.61 4.82 ＜0.05Ⅴ 41 45.27±5.71 0.28 ＞0.05 57.05±6.01 0.85 ＞0.05 65.13±9.24 0.49 ＞0.05 F值 9.186 7.013 11.689 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

表2 兩組Pfirrmann分級平均得分比較(分，±s)

表2 兩組Pfirrmann分級平均得分比較(分，±s)

組別 例數 Pfirrmann分級平均得分觀察組 97 78.57±10.12健康組 97 118.17±16.92 t值 10.26 P值 ＜0.05

2.4 不同Pfirrmann分級T2 mapping成像

腰椎間盤不同Pfirrmann分級T2 mapping成像隨著級別不斷升高，其病變程度更加明顯，如圖1所示。

圖1 腰椎間盤Pfirrmann分級T2 mapping成像圖

3 討論

腰椎間盤主要包括軟骨終板、纖維環及髓核，生化成分與關節軟骨結構類似，主要由蛋白多糖、膠原蛋白和水組成，早期退行性病變表現為髓核成分(膠原成分和水含量)的改變，髓核的改變更加明顯，且出現較早[6-8]。腰椎退行性病變的發病機制主要由外傷和病毒感染、機械負荷所引起，導致細胞內酶量發生活性改變，從而使腰椎間盤內環境狀態發生改變，最終發生退行性病變，嚴重影響患者生活質量[9-10]。

Pfirrmann分級是以矢狀位圖像上的形態學信息作為分級指標，基于形態學的定性評估標準，是測量組織T2值的MRI技術，通常選用SE序列，設置多個TE，得到一組T2WI圖像，然后計算出組織的T2值，T2 mapping成像采用梯度回波技術，使用8個真正的180°回波脈沖，計算并編碼形成色階或灰階圖像，有效測量和評估軟組織的固有參數，對于腰椎間盤組織內生化成分改變進行量化，具有信噪比高、圖像對比度清晰、掃描時間短等特點[11-12]。目前，T2 mapping成像技術應用于膝關節等關節軟骨的診斷評估較多，多用于軟骨組織的研究，但對于腰椎間盤退行性病變的研究較少[13-14]。MRI的T2 mapping成像技術序列可以對腰椎間盤進行T2值定量測量，而弛豫時間與組成椎間盤的膠原纖維、水分和其他溶質微環境存在密切關系，不同的T2值可以反應腰椎間盤的膠原含量、水分和排列方向，因此，T2 mapping成像技術序列能較早地診斷腰椎間盤退行性病變。此外，T2 mapping成像技術序列可以生成偽彩圖，通過色階的變化對腰椎間盤骨骼形態和骨髓異常情況進行觀察[15-17]。Antoniou等[18]通過測量椎間盤T2 mapping的T2值測量和年齡進行相關性分析，發現T2值和年齡呈高度相關性且為負相關。郭智萍等[19]報道，人體腰椎間盤1 d中含水量也在發生改變，可能是由于白天勞動和夜間臥床休息存在形體狀態上的差異，可以通過T2值來反映相關含水量的變化情況。Morgan等[20]發現，T2值可以反應腰椎間盤的生化信息，T2值與椎間盤膠原組織成分相關程度甚至高于T2值與Pfirrmann分級的相關程度，提示T2 mapping成像技術可以較好的反應腰椎間盤的早期退變程度。T2 mapping成像技術的優勢在于可以定量測量椎間盤的T2值，較以往的方法能更早、更敏感發現椎間盤退變，并且更加客觀。然而，Qasim等[21]研究表明，T2 mapping成像技術也存在一定的局限性，因為其對運動偽影非常敏感，甚至腦脊液和血管的血流波動也可能導致信號采集的誤差甚至丟失，主磁場的均勻性也可能影響T2值的測量結果，故應盡量避免影響T2值測量結果的因素，如降低耳塞噪音等可以減少患者因身體不適而帶來的運動偽影，對圖像質量和掃描時間也應合理權衡，可以避免產生運動偽影。

本研究結果表明，不同Pfirrmann分級腰椎間盤T2值前纖維環、后纖維環和髓核數值呈逐漸降低趨勢，且經過pearson相關分析，髓核各分區T2值呈顯著正相關。雖然大部分指標Ⅳ級與Ⅴ級間無統計學差異，可能T2 mapping成像技術對水分的變化更為敏感，因此本研究中T2值呈現較為明顯的下降趨勢，但也可能與樣本量較少有關。觀察組Pfirrmann分級平均得分低于對照組，表明腰椎間盤退變患者前纖維環、后纖維環及髓核T2值較低，應考慮外科方法提高其Pfirrmann分級得分，此結果與Buchbender等[22]研究結果具有一致性。在本研究中，患者在常規壓脂序列上無明顯的骨髓異常和水腫情況，但在T2 mapping成像技術偽彩圖中卻可發現異常，大致也通過T2值的升高來解釋。

T2 mapping成像技術可對組織器官具體橫向弛豫時間進行描述，評價其組成成分，評估其功能變化，可明確作為診斷腰椎間盤退行性病變的量化依據，對于診斷腰椎間盤退行性病變等級有積極意義，值得進一步推廣。