磁共振T2 mapping序列*在腰椎間盤(pán)退行性病變中的應(yīng)用價(jià)值

宋海龍 彭如臣* 鐘佳利 信瑞強(qiáng) 趙 爽 張 雙 楊新穎 陳學(xué)明

腰椎間盤(pán)退行性病變嚴(yán)重影響患者勞動(dòng)能力和生活質(zhì)量，長(zhǎng)期持續(xù)病變可引起脊髓神經(jīng)根病變、椎管狹窄以及腰椎間盤(pán)突出等癥狀，因此早期診斷腰椎間盤(pán)退行性病變對(duì)患者至關(guān)重要。

隨著人口社會(huì)老齡化，腰椎間盤(pán)退變患者呈逐年增加趨勢(shì)[1-2]。國(guó)內(nèi)外研究[3-5]表明，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)分辨率高，可通過(guò)測(cè)量腰椎間盤(pán)T2弛豫時(shí)間圖(T2 mapping)，對(duì)腰椎間盤(pán)退變程度進(jìn)行無(wú)創(chuàng)性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，故本研究旨在探討T2 mapping成像技術(shù)在腰椎間盤(pán)退行性病變中的診斷價(jià)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(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院就診的97例腰椎間盤(pán)退變患者(485個(gè)腰椎間盤(pán))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(jīng)患者及體檢者知情同意且經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)通過(guò)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

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

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①有外傷手術(shù)史；②脊柱畸形；③下肢神經(jīng)功能障礙者。

1.3 檢查方法

通過(guò)3.0T的MRI T2 mapping對(duì)腰椎間盤(pán)進(jìn)行掃描，行正中矢狀位T2 mapping成像，成像參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)為1000 ms，回波時(shí)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(shù)10層，掃描時(shí)間為5 min 10 s。

1.4 觀察與評(píng)價(jià)指標(biāo)

(1)對(duì)不同MRI腰椎間盤(pán)退變Pfirrmann分級(jí)T2弛豫時(shí)間值(T2值)進(jìn)行比較，對(duì)不同分級(jí)腰椎間盤(pán)T2值進(jìn)行相關(guān)性分析，并對(duì)兩組Pfirrmann分級(jí)平均得分進(jìn)行比較。

(2)MRI腰椎間盤(pán)退變Pfirrmann分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)共分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)：①Ⅰ級(jí)，椎間盤(pán)高度正常，MRI信號(hào)均勻，高于或等于腦脊液信號(hào)，髓核和纖維環(huán)分界清晰；②Ⅱ級(jí)，椎間盤(pán)高度正常，MRI信號(hào)有不均勻結(jié)構(gòu)，髓核和纖維環(huán)分界較清楚；③Ⅲ級(jí)，椎間盤(pán)高度輕度降低，MRI信號(hào)中等，有不均勻結(jié)構(gòu)，髓核和纖維環(huán)分界模糊；④Ⅳ級(jí)，椎間盤(pán)高度中度降低，MRI信號(hào)低，有不均勻結(jié)構(gòu)，髓核和纖維環(huán)分界界限消失；⑤Ⅴ級(jí)，椎間盤(pán)高度中度降低，MRI信號(hào)低，有不均勻結(jié)構(gòu)，髓核和纖維環(huán)分界界限消失，伴有椎間盤(pán)塌陷。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。MRI腰椎間盤(pán)退變的Pfirrmann分級(jí)T2值和Pfirrmann分級(jí)平均得分均為計(jì)量資料，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，檢驗(yàn)方法采用方差分析和t檢驗(yàn)，腰椎間盤(pán)T2值相關(guān)性采用pearson相關(guān)分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同Pfirrmann分級(jí)腰椎間盤(pán)T2值比較

通過(guò)T2 mapping掃描，在97例腰椎間盤(pán)退變患者的485個(gè)腰椎間盤(pán)中，I～Ⅴ級(jí)腰椎間盤(pán)個(gè)數(shù)分別為：87、142、117、98、41。通過(guò)方差分析，I～Ⅴ級(jí)間前纖維環(huán)、后纖維環(huán)及髓核T2值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=9.186，F(xiàn)=7.013，F(xiàn)=11.689；P＜0.05)；組間兩兩比較，前纖維環(huán)T2值中，Ⅲ級(jí)與Ⅳ、Ⅳ級(jí)與Ⅴ級(jí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其余各組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=7.14，t=5.69；P＜0.05)；后纖維環(huán)T2值中，Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)、Ⅳ級(jí)與Ⅴ級(jí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其余各級(jí)間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.18，t=7.09；P＜0.05)；髓核T2值中，Ⅳ級(jí)與Ⅴ級(jí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其余各級(jí)間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=6.34，t=5.17，t=4.82；P＜0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 腰椎間盤(pán)T2值相關(guān)性分析

經(jīng)過(guò)Pearson相關(guān)分析，髓核各分區(qū)T2值呈顯著正相關(guān)(r=0.89，P＜0.05)，前纖維環(huán)和后纖維環(huán)T2值無(wú)明顯相關(guān)性(r=0.08，P＞0.05)。

2.3 兩組Pfirrmann分級(jí)平均得分比較

經(jīng)過(guò)比較，觀察組Pfirrmann分級(jí)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=10.26，P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表1 不同Pfirrmann分級(jí)腰椎間盤(pán)T2值比較(±s)

表1 不同Pfirrmann分級(jí)腰椎間盤(pán)T2值比較(±s)

級(jí)別 個(gè)數(shù) 前纖維環(huán) t值 P值 后纖維環(huán) 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(jí)平均得分比較(分，±s)

表2 兩組Pfirrmann分級(jí)平均得分比較(分，±s)

組別 例數(shù) Pfirrmann分級(jí)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(jí)T2 mapping成像

腰椎間盤(pán)不同Pfirrmann分級(jí)T2 mapping成像隨著級(jí)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(pán)Pfirrmann分級(jí)T2 mapping成像圖

3 討論

腰椎間盤(pán)主要包括軟骨終板、纖維環(huán)及髓核，生化成分與關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)類(lèi)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(xiàn)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(xiàn)較早[6-8]。腰椎退行性病變的發(fā)病機(jī)制主要由外傷和病毒感染、機(jī)械負(fù)荷所引起，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酶量發(fā)生活性改變，從而使腰椎間盤(pán)內(nèi)環(huán)境狀態(tài)發(fā)生改變，最終發(fā)生退行性病變，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[9-10]。

Pfirrmann分級(jí)是以矢狀位圖像上的形態(tài)學(xué)信息作為分級(jí)指標(biāo)，基于形態(tài)學(xué)的定性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，是測(cè)量組織T2值的MRI技術(shù)，通常選用SE序列，設(shè)置多個(gè)TE，得到一組T2WI圖像，然后計(jì)算出組織的T2值，T2 mapping成像采用梯度回波技術(shù)，使用8個(gè)真正的180°回波脈沖，計(jì)算并編碼形成色階或灰階圖像，有效測(cè)量和評(píng)估軟組織的固有參數(shù)，對(duì)于腰椎間盤(pán)組織內(nèi)生化成分改變進(jìn)行量化，具有信噪比高、圖像對(duì)比度清晰、掃描時(shí)間短等特點(diǎn)[11-12]。目前，T2 mapping成像技術(shù)應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)等關(guān)節(jié)軟骨的診斷評(píng)估較多，多用于軟骨組織的研究，但對(duì)于腰椎間盤(pán)退行性病變的研究較少[13-14]。MRI的T2 mapping成像技術(shù)序列可以對(duì)腰椎間盤(pán)進(jìn)行T2值定量測(cè)量，而弛豫時(shí)間與組成椎間盤(pán)的膠原纖維、水分和其他溶質(zhì)微環(huán)境存在密切關(guān)系，不同的T2值可以反應(yīng)腰椎間盤(pán)的膠原含量、水分和排列方向，因此，T2 mapping成像技術(shù)序列能較早地診斷腰椎間盤(pán)退行性病變。此外，T2 mapping成像技術(shù)序列可以生成偽彩圖，通過(guò)色階的變化對(duì)腰椎間盤(pán)骨骼形態(tài)和骨髓異常情況進(jìn)行觀察[15-17]。Antoniou等[18]通過(guò)測(cè)量椎間盤(pán)T2 mapping的T2值測(cè)量和年齡進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)T2值和年齡呈高度相關(guān)性且為負(fù)相關(guān)。郭智萍等[19]報(bào)道，人體腰椎間盤(pán)1 d中含水量也在發(fā)生改變，可能是由于白天勞動(dòng)和夜間臥床休息存在形體狀態(tài)上的差異，可以通過(guò)T2值來(lái)反映相關(guān)含水量的變化情況。Morgan等[20]發(fā)現(xiàn)，T2值可以反應(yīng)腰椎間盤(pán)的生化信息，T2值與椎間盤(pán)膠原組織成分相關(guān)程度甚至高于T2值與Pfirrmann分級(jí)的相關(guān)程度，提示T2 mapping成像技術(shù)可以較好的反應(yīng)腰椎間盤(pán)的早期退變程度。T2 mapping成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以定量測(cè)量椎間盤(pán)的T2值，較以往的方法能更早、更敏感發(fā)現(xiàn)椎間盤(pán)退變，并且更加客觀。然而，Qasim等[21]研究表明，T2 mapping成像技術(shù)也存在一定的局限性，因?yàn)槠鋵?duì)運(yùn)動(dòng)偽影非常敏感，甚至腦脊液和血管的血流波動(dòng)也可能導(dǎo)致信號(hào)采集的誤差甚至丟失，主磁場(chǎng)的均勻性也可能影響T2值的測(cè)量結(jié)果，故應(yīng)盡量避免影響T2值測(cè)量結(jié)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(lái)的運(yùn)動(dòng)偽影，對(duì)圖像質(zhì)量和掃描時(shí)間也應(yīng)合理權(quán)衡，可以避免產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影。

本研究結(jié)果表明，不同Pfirrmann分級(jí)腰椎間盤(pán)T2值前纖維環(huán)、后纖維環(huán)和髓核數(shù)值呈逐漸降低趨勢(shì)，且經(jīng)過(guò)pearson相關(guān)分析，髓核各分區(qū)T2值呈顯著正相關(guān)。雖然大部分指標(biāo)Ⅳ級(jí)與Ⅴ級(jí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可能T2 mapping成像技術(shù)對(duì)水分的變化更為敏感，因此本研究中T2值呈現(xiàn)較為明顯的下降趨勢(shì)，但也可能與樣本量較少有關(guān)。觀察組Pfirrmann分級(jí)平均得分低于對(duì)照組，表明腰椎間盤(pán)退變患者前纖維環(huán)、后纖維環(huán)及髓核T2值較低，應(yīng)考慮外科方法提高其Pfirrmann分級(jí)得分，此結(jié)果與Buchbender等[22]研究結(jié)果具有一致性。在本研究中，患者在常規(guī)壓脂序列上無(wú)明顯的骨髓異常和水腫情況，但在T2 mapping成像技術(shù)偽彩圖中卻可發(fā)現(xiàn)異常，大致也通過(guò)T2值的升高來(lái)解釋。

T2 mapping成像技術(shù)可對(duì)組織器官具體橫向弛豫時(shí)間進(jìn)行描述，評(píng)價(jià)其組成成分，評(píng)估其功能變化，可明確作為診斷腰椎間盤(pán)退行性病變的量化依據(jù)，對(duì)于診斷腰椎間盤(pán)退行性病變等級(jí)有積極意義，值得進(jìn)一步推廣。