T1ρ和T2 mapping成像觀察青少年尺橈骨遠(yuǎn)端骺板

張慈慈，梁治平，劉 瓊，馮友珍，鐘敏之，曾旭文*

(1.暨南大學(xué)附屬?gòu)V州紅十字會(huì)醫(yī)院放射科，廣東 廣州 510220； 2.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院影像中心，廣東 廣州 510632)

骺板又稱(chēng)生長(zhǎng)板，指骨骺與干骺端之間的波浪狀透明軟骨組織，為兒童及青少年所特有，具有縱向生長(zhǎng)功能，是生長(zhǎng)期骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育部位。多種病理因素可影響骺板軟骨細(xì)胞活動(dòng)，進(jìn)而影響骨骼發(fā)育。了解骺板影像學(xué)表現(xiàn)及其演變規(guī)律，對(duì)于判斷骨骼發(fā)育異常、診斷骺板病變具有重要意義。MRI軟骨成像能力優(yōu)越，能顯示軟骨形態(tài)和信號(hào)變化；采用定量技術(shù)T1ρ及T2 mapping成像可測(cè)量軟骨的組織學(xué)參數(shù)(T1ρ、T2值)，獲取其生化信息，并已用于診斷關(guān)節(jié)軟骨損傷退變[1-2]。本研究觀察青少年尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ及T2 mapping成像表現(xiàn)，分析其可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2018年6月—12月于廣州市紅十字會(huì)醫(yī)院前瞻性招募20名健康青少年志愿者，男11名、女9名，年齡10～17歲，平均(12.6±2.0)歲；體質(zhì)量38～64 kg，平均(48.35±10.52)kg；身高140～173 cm，平均(156.07±8.11)cm；體質(zhì)量指數(shù)15.8～23.8 kg/m2，平均(19.54±1.91)kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：身體發(fā)育正常，無(wú)肥胖、腫瘤及代謝性或營(yíng)養(yǎng)不良等可影響骨骼發(fā)育的疾?。粺o(wú)腕關(guān)節(jié)損傷、疼痛或不適。排除存在MR檢查禁忌證者。本研究獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：穗紅院醫(yī)倫審2018-058-01)，檢查前監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa 1.5T HD MR儀、腕關(guān)節(jié)線圈行雙側(cè)腕關(guān)節(jié)掃描。囑受試者俯臥，頭先進(jìn)，前臂伸直、掌心向下，使腕關(guān)節(jié)位于線圈中央；以海綿墊填塞手腕周?chē)右怨潭?。依次采集右腕關(guān)節(jié)及左腕關(guān)節(jié)圖像，參數(shù)：冠狀位/矢狀位T1WI，TR 280 ms，TE 13.9 ms，F(xiàn)OV 14 cm×14 cm，矩陣320×224，層厚2.0 mm，層間距0.5 mm，回波鏈長(zhǎng)度 8，NEX 2，帶寬16.67 kHz；脂肪抑制T2WI，TR 2 640 ms，TE 71.3 ms，F(xiàn)OV 14 cm×14 cm，矩陣320×256，層厚2.0 mm，層間距0.5 mm，NEX 2，帶寬31.25 kHz；冠狀位三維擾相脂肪抑制梯度回波序列(three dimensional-fat suppressed-spoiled gradient recalled echo, 3D-FS-SPGR)，TR 21.2 ms，TE 4.0 ms，F(xiàn)OV 14 cm×14 cm，矩陣256×192，層厚1.0 cm，F(xiàn)A 15°，回波鏈長(zhǎng)度8，NEX 1，帶寬11.36 kHz；冠狀位T1ρ，TR 0、10、40、80 ms，TE 8.8 ms，F(xiàn)OV 14 cm×14 cm，矩陣256×128，層厚3.0 mm，NEX 1，帶寬41.67 kHz，自旋鎖定頻率500 Hz，T1恢復(fù)時(shí)間 1 200 ms；冠狀位T2 mapping，TR 1 700 ms，TE 8.9、26.7、44.5、71.2 ms，F(xiàn)OV 14 cm×14 cm，矩陣256×128，層厚3.0 mm，NEX 1，帶寬41.67 kHz。

1.3 圖像分析 將T1ρ和T2 mapping原始圖像導(dǎo)入后處理工作站，獲得T1ρ及T2 mapping偽彩圖。由1名具有6年骨關(guān)節(jié)影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師觀察圖像并測(cè)量各相關(guān)參數(shù)：調(diào)節(jié)T1ρ及T2閾值范圍，以清晰顯示尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板，觀察其形態(tài)，按長(zhǎng)度將尺骨遠(yuǎn)端骺板等分為內(nèi)、外側(cè)區(qū)，將橈骨遠(yuǎn)端骺板三等分為內(nèi)側(cè)區(qū)、中間區(qū)及外側(cè)區(qū)，并分別于各域放置面積為1～3 mm2的ROI(圖1)，盡量避開(kāi)骨骺、干骺端及骨皮質(zhì)，測(cè)量T1ρ及T2值，分別取其平均值，以之作為該尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板的總體T1ρ及T2值；并于1個(gè)月后采用相同方法再次進(jìn)行測(cè)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)行2組間比較，以單因素方差分析行3組間比較。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)分析觀察者內(nèi)測(cè)量T1ρ和T2值結(jié)果的一致性：ICC<0.40一致性較差，0.40～0.75一致性一般，>0.75一致性良好。采用線性相關(guān)分析觀察T1ρ及T2值與年齡的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板于T1WI均呈板狀等信號(hào)，脂肪抑制T2WI均呈層狀高信號(hào)；3D-FS-SPGR圖中均呈與骨骺及干骺端分界清晰的均勻高信號(hào)；在T1ρ及T2 mapping原始圖中均呈板狀高信號(hào)，偽彩圖上均呈均勻綠色。見(jiàn)圖1。

觀察者內(nèi)測(cè)量尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ和T2值的一致性均良好(ICC=0.97、0.84、0.96、0.87)，故以首次測(cè)得的兩側(cè)均值作為尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板的最終結(jié)果進(jìn)行分析。左、右側(cè)尺、橈骨及骨遠(yuǎn)端骺板總體T1ρ和T2值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表1)，不同區(qū)域T1ρ及T2值差異亦均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表2、3)，且不同性別橈骨及尺骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ和T2值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05，表4)。

圖1 志愿者女，11歲 A.T1WI； B.FS-T2WI； C.3D-FS-SPGR圖； D.T1ρ原始圖； E.T1ρ偽彩圖； F.T2 mapping原始圖； G.T2 mapping偽彩圖 (色帶代表T1ρ及T2值，1、2、3、4、5分別為橈骨遠(yuǎn)端骺板外側(cè)區(qū)、中間區(qū)及內(nèi)側(cè)區(qū)和尺骨遠(yuǎn)端骺板內(nèi)、外側(cè)區(qū))

橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值與年齡呈正相關(guān)(r=0.596，P=0.006)，而尺骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值、橈骨及尺骨遠(yuǎn)端骺板T2值與年齡均無(wú)明顯相關(guān)(r=0.312、-0.061、-0.115，P=0.181、0.800、0.629)。

表1 左、右側(cè)尺骨及橈骨遠(yuǎn)端骺板 T1ρ及T2值比較(ms)

表2 尺骨遠(yuǎn)端骺板內(nèi)、外側(cè)區(qū)域 T1ρ及T2值比較(ms)

表3 橈骨遠(yuǎn)端骺板各區(qū)域 T1ρ及T2值比較(ms)

3 討論

MRI可直接顯示骺板形態(tài)和信號(hào)改變，是診斷骺板疾病的最佳影像學(xué)方法之一。骺板MRI表現(xiàn)隨年齡不同而存在差異。既往研究[3]針對(duì)年齡和發(fā)育情況回顧性分析193名正常人膝關(guān)節(jié)周?chē)L(zhǎng)骨骺板MRI表現(xiàn)，并分為4個(gè)年齡段進(jìn)行觀察：①<2歲，未出現(xiàn)骨化中心；② 2～12歲，骨化中心逐漸擴(kuò)大，骺板變薄，呈現(xiàn)波浪狀改變；③13～16歲，骺板逐漸骨化、變薄，板狀結(jié)構(gòu)逐漸變薄為線樣斷續(xù)改變；④ 17～21歲，多數(shù)骺板基本閉合，成年后可消失或終生存在。不同部位出現(xiàn)二次骨化中心和骺板閉合時(shí)間存在生理性差別。本組受試者年齡為10～17歲，尺橈骨遠(yuǎn)端骨骺均已出現(xiàn)，骺板呈雙波浪狀，邊界清晰，T1WI均呈板狀等信號(hào)，脂肪抑制T2WI均呈高信號(hào)，稍低于關(guān)節(jié)液，而3D-FS-SPGR呈高信號(hào)，與關(guān)節(jié)軟骨信號(hào)相似。本組2名17歲受試者(男、女各1名)雙側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板處于閉合后期，T1WI呈連續(xù)低信號(hào)，3D-FS-SPGR表現(xiàn)為局限性信號(hào)中斷，提示其生理性閉合已開(kāi)始啟動(dòng)。

T1ρ及T2 mapping成像可反映軟骨細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)水分子與周?chē)蠓肿又g的相互作用，監(jiān)測(cè)軟骨細(xì)胞蛋白多糖和膠原纖維改變，發(fā)現(xiàn)組織超微結(jié)構(gòu)和生化成分的細(xì)微變化，已廣泛用于評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨退變及損傷。既往研究[4]表明，T1ρ值對(duì)蛋白多糖變化具有較高敏感性和特異性，而T2值對(duì)軟骨中膠原含量和膠原纖維各向異性及水含量的敏感性較高；二者均受應(yīng)力負(fù)載、采集圖像時(shí)受試者的體位等多種因素影響。本組20名青少年的尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板于T1ρ和T2 mapping原始圖上均呈板狀高信號(hào)，偽彩圖上均呈相對(duì)均勻的綠色，其T1ρ和T2值為60～70 ms。骺板由軟骨細(xì)胞組成，細(xì)胞外基質(zhì)含豐富軟骨基質(zhì)和膠原纖維(蛋白多糖、Ⅱ型膠原纖維和非膠原蛋白)。骺板與關(guān)節(jié)軟骨均為透明軟骨組織，由軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，但骺板中的黏多糖和血管成分較關(guān)節(jié)軟骨更豐富、結(jié)構(gòu)更疏松，其細(xì)胞持續(xù)增殖、分化，而關(guān)節(jié)軟骨的細(xì)胞已分化成熟。青少年階段，骺板中的軟骨細(xì)胞持續(xù)增殖、分化，最終在青春后期骨化，在此過(guò)程中黏多糖不斷降解、減少，骺板肥厚層軟骨細(xì)胞不斷減少，致結(jié)合水減少，使其T2WI信號(hào)增高[5-6]。COBB等[7]指出，青少年股骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值與年齡有關(guān)。本組僅橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值與年齡呈正相關(guān)，其余參數(shù)與年齡均無(wú)明顯相關(guān)，可能與樣本量過(guò)小有關(guān)，有待多中心、大樣本量研究進(jìn)一步觀察。

本研究結(jié)果顯示，不同側(cè)別、性別健康青少年的尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ及T2值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。正常人群中，雙側(cè)腕部出現(xiàn)骨化中心、干骺融合完全對(duì)稱(chēng)者占53.3%～99.3%，臨床對(duì)于雙側(cè)腕部骨骺發(fā)育差異可忽略不計(jì)[8]。既往研究[9]報(bào)道，青少年左、右側(cè)肩關(guān)節(jié)軟骨T2值及關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)、外帶T2值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；健康男性與女性青年膝關(guān)節(jié)軟骨T2值無(wú)明顯差異[10]；而T2 mapping及彌散加權(quán)成像可用于監(jiān)測(cè)骺板狀態(tài)[11]。劉新峰等[9]認(rèn)為男性肩關(guān)節(jié)軟骨中帶的T2值低于女性，而其內(nèi)、外帶T2值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，原因主要在于關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)存在性激素，女性雌激素含量較多，促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。本組尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板不同區(qū)域T1ρ和T2值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與COBB等[7]的結(jié)果相似。

綜上，T1ρ及T2 mapping成像可直觀顯示青少年尺、橈骨遠(yuǎn)端骺板形態(tài)、定量分析骺板生化改變，具有可行性，有望成為骺板相關(guān)研究的影像學(xué)新方法。但本研究樣本量小，且年齡階段較窄，有待增加樣本量進(jìn)一步觀察。