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【摘要】 目的 探讨MRT2-mapping成像对诊断早期膝关节关节软骨损伤的应用价值。方法 对照组10例，病例组20例，运用MRT2-mapping成像分别测量对照组关节软骨的T2值和病例组相对应于半月板撕裂处关节软骨的T2值，并进行统计学分析。结果 20例患者半月板撕裂中17例关节软骨表面T2值范围46.3~62.3 ms，平均（53.36±5.06）ms；对照组关节软骨表面T2值范围37.6~43.8 ms，平均（41.18±1.66）ms。病例组与对照组关节软骨表面T2差异有统计学意义（P<0.05）。结论 MRT2-mapping成像能发现没有形态学改变的损伤性关节软骨组织成分的改变，对诊断早期膝关节软骨损伤有很高的临床参考价值。
【关键词】 关节软骨；骨关节炎；磁共振成像
Clinical research on MRT2-mapping for diagnosis of early knee articular cartilage injury
ZHENG Hong-wei，LI Xiao-ming，LUO Min，et al.Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，China
［Abstract］ Objective To explore the value of MRT2-mapping in early articular cartilage injury of knee.Methods 30 cases were divided into 2 groups:case group（n=20）with meniscus tear and control group（n=10），T2 values were measured respectively in MRT2-mapping imaging，T2 values of case group were measured in articular cartilage corresponding meniscus tear.Statistical differences were analyzed.Results T2 values of surface of articular cartilage were 46.3~62.3 ms in case group，the average was （53.36±5.06）ms;T2 values of surface of articular cartilage were 37.6~43.8 ms in control group，the average was (41.18±1.66)ms.There was a significant difference in T2 value between case group and control group.Conclusion MRT2-mapping imaging can indicate component abnormality in early articular cartilage injury without morphology change，and has a high clinical value in diagnosis of early knee articular cartilage injury.
［Key words］ articular cartilage;osteoarthritis;magnetic resonance imaging
骨性关节炎（OA）是一种常见病，病变最早侵犯关节软骨，引起软骨破坏，晚期形成骨性关节炎，外伤是引起骨关节炎最常见的原因，外伤机械力的强度、拉力、剪切力及半月板撕裂的磨损等均对软骨有直接损伤作用。近年来随着分子生物学、药理学研究的发展，使早期治疗软骨病变成为可能［1］，因此临床对早期、准确、非侵入性地评价早期关节软骨损伤的要求尤为迫切。目前MRI被公认为评价关节软骨的首选影像检查方法，而新的MR成像技术MRT2-mapping成像［2］通过测量磁共振T2弛豫时间来定量分析关节软骨内组织成分的变化，本研究旨在应用此新技术来探讨T2弛豫时间定量测量对诊断早期膝关节软骨损伤的临床价值。
1 资料与方法
1.1 一般资料 笔者收集2007年1~7月经MR检查诊断为膝关节半月板撕裂的20例患者为病例组，临床症状为膝部疼痛和（或）肿胀，和（或）活动时加重。体格检查：内侧或外侧间隙压痛，过伸过屈试验（+），McMurray（+），MR征象均为半月板内垂直或斜行高信号且达到半月板关节面，所有MR检查均在膝关节外伤后1～50天内进行，平均28天。20例患者均为男性，年龄17～28岁，平均22.6岁。左膝11例，其中外侧半月板7例，且有1例盘状半月板，内侧半月板4例；右膝9例，其中外侧半月板5例，内侧半月板4例。对照组10例均为正常，无膝关节外伤史及关节症状，均为男性，年龄20~26岁，平均24.3岁。
1.2 扫描方法及序列 采用GE Signa 1.5 T Propeller HDMR超导型MR机，使用膝关节线圈，病例组行患侧常规矢状面和冠状面T1WI（TR 500 ms，TE 10.7 ms，层厚4.0 mm，层距0.5 mm，视野16 cm×16 cm，矩阵320×224，激励次数1）、双回波成像（TR 2960 ms，TE 8.1、105 ms，层厚4.0 mm，层距0.5 mm，视野16 cm×16 cm，矩阵288×192，激励次数3），双回波成像均加脂肪抑制。T2-mapping采用四回波SE序列扫描，参数：TR 2400 ms，TE 40 ms 、80 ms、120 ms、160 ms，层厚5 mm，间隔 0.5 mm，视野 16 cm×16 cm，矩阵288×160，激励次数2，扫描时间9.46 s，均行矢状位扫描；对照组均行双侧膝关节T2-mapping矢状位扫描。
1.3 图像处理与统计分析 将T2-mapping成像数据输入工作站（GE ADW4.2）应用Functool中Research软件后处理获得膝关节关节软骨的MRT2-mapping伪彩图像，对照组10例20个膝关节选择ROI测量在半月板范围内股骨内侧踝、股骨外侧踝、胫骨内侧踝、胫骨外侧踝4处软骨表面的T2值，每处软骨自前向后平均分为3部分至少测量4次取其平均值；病例组20个膝关节选择ROI测量对应于半月板撕裂处局部关节软骨表面的T2值，测量3次取其平均值；测量结果用均数±标准误表示，单位为ms，分析病例组与对照组间各观察值的差别，采用两样本t检验，P<0.05作为差异有统计学意义。
2 结果
本文典型影像表现见图1~3。对照组5例常规MR检查均无异常发现。20例病例组常规MR检查，14例未发现骨软骨异常者；6例发现对应于半月板撕裂处关节软骨有异常改变，其中包括软骨信号及形态改变，软骨信号明显改变见于2例，在T2WI显示点条状高信号；软骨形态改变见于4例：1例关节软骨厚度局限性变薄（图3a），呈稍长T1稍长T2信号；2例关节软骨厚度局限性略增厚（图2a、图2b），在T2WI示信号略增高；1例软骨表面局部不光滑、凹凸不平，关节积液能较好地衬托出软骨表面的不规整，在T2WI上显示清晰呈高信号。20例病例组伴发的其他关节结构异常改变：（1）股骨或胫骨端软骨下骨挫伤3例；（2）胫骨端骨折1例；（3）前交叉韧带损伤1例，后交叉韧带损伤4例，胫侧副韧带损伤3例；全部病例均有不等量的关节积液。
膝关节T2-mapping成像经后处理均得T2-mapping图，并测量对照组关节软骨的T2值及对应半月板撕裂处关节软骨的T2值，结果见表1。10例正常对照组膝关节T2-mapping图像（图1）可见关节软骨连续完整，信号均匀一致，色阶呈绿色，关节软骨表面T2值范围（37.6~43.8）ms，平均（41.18±1.66）ms。20例病例组T2-mapping图像中，17例（含常规MR检查发现关节软骨有异常改变的6例）半月板撕裂所对应关节软骨表面T2-mapping图（图2c、图3b、图3c）关节软骨表面连续不完整，局部信号混杂不均匀，色阶呈橘黄色或红色，混杂，T2值增高，明显大于对照组，T2值范围46.3~62.3 ms，平均（53.36±5.06）ms；而且以6例关节软骨有异常改变者T2值增高相对明显。从中可以看出病例组17例关节软骨表面的T2值较对照组明显增高，经两样本t检验差异具有统计学意义（t=8.46，P<0.05）。
3 讨论
3.1 关节软骨T2-mapping成像的基本原理 T2弛豫时间通过描述组织横向磁化衰减来反映组织特性，通过测量不同回波时间的MR信号强度并由方程SIi，j（t）=SI0ij·exp（-t/T2ij）［3］计算得出值。T2-mapping成像是国外应用较为广泛的软骨磁共振生理性成像技术，其反映软骨胶原变化的敏感表1 对照组与病例组关节软骨T2值的比较 （略）度高而特异度较低［4］。大多数研究认为胶原排列方向和胶原含量共同决定了软骨T2值［5］，也有部分学者认为蛋白多糖和水含量也影响软骨T2值［6］。在软骨组织中，水分子分布与胶原纤维排列方向平行，而不同软骨层次的胶原纤维排列不尽相同，这导致了水分子分布的各向异性而产生稳定的磁化矢量夹角，这就是软骨磁共振图像的魔角效应［7］（magic angle effect），魔角效应是决定软骨T2值的主要因素。所以测定软骨T2值能够反映软骨局部组织状态和胶原排列。软骨T2-mapping成像的常用技术是多回波自旋回波序列，通过工作站后处理形成T2-mapping伪彩图，再通过兴趣区（ROI）测量出软骨的T2。有学者研究正常软骨T2值的空间分布后发现，T2值自软骨表面至深层呈逐渐递减趋势［8，9］。目前公认，软骨T2弛豫时间增加与软骨超微结构破坏具有相关性，因此T2-mapping成像技术的临床应用价值较高。
3.2 膝关节关节软骨早期损伤T2值的变化 半月板撕裂后由于运动摩擦作用均对关节软骨表面造成不同程度的损伤，关节软骨发生破坏退变，晚期形成骨性关节炎。关节软骨早期损伤首先表现在软骨表面胶原退变破坏及胶原纤维的形态和排列方式发生变化，增加了关节面的摩擦作用及对水的通透性，从而增加了软骨内水分的含量导致T2弛豫时间延长；同时蛋白多糖合成受到抑制且丢失，残存的蛋白多糖就具有更大的伸展空间，也可增加水的含量［10］。另外，具有短T2 效应的胶原纤维丢失，也使MR像上软骨的信号强度增高。因此，T2弛豫时间升高是关节软骨损伤最早出现的征象，大多在软骨厚度和形态发生变化之前即可看到。
3.3 T2-mapping成像的临床价值 T2-mapping成像是通过测量磁共振T2弛豫时间来定量分析关节软骨内组织成分的变化，本病例组20例中17例的关节软骨T2值高于对照组，其中6例常规MR扫描发现异常者关节软骨T2值明显高于对照组，经卡方F检验差异具有显著性。因此可以利用T2-mapping成像为临床早期诊断关节软骨损伤提供重要参考依据。
总之，T2-mapping成像可以通过测定T2弛豫时间发现没有明显发生形态学改变的膝关节关节软骨早期损伤的组织成分变化，从而为早期诊断提供重要参考依据并指导临床进行早期治疗、干预，以防止软骨发生不可逆性改变，乃至晚期形成骨性关节炎，严重影响人们的生活质量和健康。因此，MRT2-mapping成像对诊断早期膝关节关节软骨损伤具有很高的临床价值。
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作者单位：430030 湖北武汉，华中科技大学同济医学院附属同济医院