T1 rho和T2 mapping序列观察运动对膝关节半月板的损伤

T1 rho和T2 mapping序列观察运动对膝关节半月板的损伤


2024年4月4日发(作者:)

中国医学影像技术2018年第34卷第3期Chin Med Imaging Tec ! ! ! 

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骨骼肌肉影像学 

Observation on impact of activity on knee meniscus with 

T1 rho and T2 mapping sequences 

CHEN Meng ,QIULin ,LIUSirun。 

(1.Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Soochow University,Suzhou 215006,China; 

2.Medical Imaging Center,the First Affiliated Hospital of Jinan University,Guangzhou 510630,China) 

EAbstract]Objective To observe the impact of walking,running and stair activity on knee meniscus with T1 rho and T2 

mapping sequences.Methods Twenty-three participants immediately after 30 minutes of rest,walking,running and stair 

activity underwent MRI scanning of the right knee,respectively.The 30 minutes rest was conducted before every physical 

activity.The physical activities were performed randomly tO every participant in the morning every other week.T1 rho and 

T2 values of the meniscus in different physiological activities were estimated.Results T1 rho and T2 values reduced after 

physiological activities in posterior horn,body of medial meniscus and body of lateral meniscus compared with those of rest 

state(all P<50.05).Compared with rest,reduction rate of T1 rho and T2 values of medial meniscus after different 

physiological activities reduced in the following order:Posterior horn>

meniscus reduced in the following order:Body>posterior horn>

body>anterior horn,while those of lateral 

anterior horn.Conclusion T1 rho and T2 mapping 

sequences are sensitive technologies to monitor the impacts of different activities Oil knee meniscus. 

[Key words] Meniscus;Walking;Running;Stair activity;Magnetic resonance imaging 

Dol:10.13929/j.1003—3289.201704147 

T1 rho和T2 mapping 序列观察运动对膝关节 

半月板的损伤 

陈 蒙 。,邱 麟 ,刘斯润 

(1.苏州大学附属第一医院放射科,江苏苏州 215006;2.暨南大学附属第一医院影像中心,广东广州 510630) 

[摘 要] 目的 采用T1 rho和T2 mapping序列观察步行、跑步和楼梯运动对膝关节半月板的影响。方法 对23名健 

康志愿者分别于30 min休息、走路、跑步和楼梯运动后行右膝关节3.0T MR扫描,每次运动随机选择,间隔期为1周,且 

运动前休息30 min,评估膝关节不同部位半月板运动后T1 rho值和T2值的变化。结果 运动后膝关节内侧半月板体 

部、后角及外侧半月板体部的T1 rho值和T2值均较休息状态减低(P均<O.05)。膝关节内侧半月板T1 rho值和T2值 

在运动后较休息状态降低率后角>体部>前角,而外侧半月板体部>后角>前角。结论

检测不同运动对膝关节半月板影响的敏感MRI技术。 

T1 rho和T2 mapping成像是 

[关键词]半月板;步行;跑;楼梯运动;磁共振成像 

[中图分类号]R684;R445.2[文献标识码]A [文章编号]1003—3289(2018)03—0419—05 

半月板的主要功能是传导膝关节压力负荷,增加 

[第一作者]陈蒙(1987一),女,河南安阳人,硕士,医师。研究方向:骨 

关节影像诊断。E—mail:chenmeng1987.1ove@163.corn 

[通信作者]刘斯润,暨南大学附属第一医院影像中心,510630。 

E-mail:tlsr@jnu.edu.cn 

股胫关节受力一致性,进而减少关节软骨的压力;同时 

其在关节稳定性、关节润滑、压力吸收及维持关节软骨 

完整性方面也发挥重要作用 j。研究口铷显示,运动可 

在一段时间内影响半月板的生化成分和微观形态学, 

导致半月板变形。关节重复的高强度运动(如跑步)是 

发生骨关节炎(osteoarthritis,OA)的生物力学危险因 

[收稿日期]2017-04—28 [修回日期]2017—12—20 

中嘲 学影像技术2018年第31卷筇:{}9] (、hh1 J Me{1 Imaging T fl1 rl()1.2o1 8。Vol 3,1.No 3 

索 ;而长}蜘慢性运动负荷和过度锻炼会导致关节内 

拟伤和变形,进 导致力学压力牛口关的f)A或加速 

()A的进程。膝火 半月板小同部位在运动I}I的压力 

分布小Iu].变性和损伤发牛的叮能性仔在解剖区域变 

ft干¨ 的 质性。不同运动对半月板小同部位的影 

响尚小清楚。T1 rho和T2 mapping成像I】I定量分析 

、 Jj饭1人J水含量、胶原蛋“和蛋 多糖(proteoglycan, 

愿哲身高、体质 

(kca1)。 

体质髓指数(body mass index, 

BMI)及运动趴离(km)、速度(km h)和消耗能量 

1.2.3图像评估 【tt 2名高年资肌骨放射医师采用 

双自法对MR 像进行独立评估。I I)FS FSE 像 

评估有尤、卜J】板变性、撕裂;T1 rho和T2 mapping图 

像传至Sun Advantage Workstation 1.5图像后处理 

作站,通过Functool软件与PI)FS FSE图像融合 

P(;)变化.本研究旨在探讨其研究步行、跑步和I楼梯运 

动对膝天节半川板损伤的价值。 

1资料与方法 

生成T1 rho干¨ F2 mapping伪彩 ( 1)。 半月板 

最厚层面,厶JⅢ2~一1 Film:的R()I,取lIl心点测量Tl 

1.1一般资料 2Ol4年1月 l2川募集健康志愿者 

23 ,男1 1 ,女12,年龄2O~30岁。巾位年龄25 

岁。纳入标准:①均无膝关节损伤、疼痛或小适.无膝 

火节于术[史;②无MRI扫描的禁忌征(内置起搏器、金 

rho、T2值,测 时避开骨皮质、软骨及关节液的影响。 

1.3统计学分析 采用SI SS 1 9.0统汁分析软件。 

计量资料以了± 表爪,采 随机 组设计资料的方 

差分析来分析小旧运动埘膝父节半月板的影响,进一 

属等)。本研究经伦理委员会批准。志愿者均被告知 

研究日的及流程.并签署知情同意书。 

1.2仪器 -J 法 

1.2.1仪器 采用C-E Discovery MR750 3.0"I、MR 

步两两比较采川Bon/el r()lll检验分析。P<0.05为 

差异有统}j 挲意义。 

2 结果 

23名 愿 BMI为l6.02~2,1.77 kg/m .平均 

¨描仪及原装8通道膝关节线圈。志愿者取仰卧位, 

下肢伸 平放,分别在30 rain休息、步行、跑步和楼梯 

运动后接受右膝关节MR扫描。每次运动间隔期为1 

(20.29±1.81)kg/m:。步行平均速度为(6.16± 

0.71)km/h。平均消耗能艟(186.27±21.61)kcal;跑步 

平均速度为(10.39±0.92)km/h,平均消耗能量 

(313.82±27.29)kcal;楼梯运动平均步频为(111.83± 

川,且运动前休息30 rain,以减少之前Fj常运动对半 

川板的影响;扫描时间为清晨,以最大限度降低日常运 

动对 月板的影响。运动结束到扫描肝始的时问控制 

1 Illin内.以减少MR豫弛时间的恢复。扫描参数: 

欠状位PI)FS FSE序列,TR 3 376 ms。 I'E 30 nls.F()V 

lll cn1.矩阵38 i×256.层厚2.5 n]Fi1。问距0.5 Film.叫波 

链长度8.NEX 2.带宽31.25;矢状位/轴化T1 rho序 

列.TR 6.1 1338. I'E Min Ful1.F()V 14 cm.矩阵288× 

8.24)步/分,平均}『Ij耗能 (209.21±20.11)kcal。 

所有状态下的I I)FS FSE图像志愿者半月板均 

呈低信号.木 缺损及 常信 ‘。运动后膝父节半月 

板在T1 rho和T2 mapping伪彩I刳呈现不I叫颜色(『殳l 

2)。小同状念下、卜,J板小同部位Tl rho、T2值比较 

见表l~3;步行、跑步、楼梯运动较休息状态半月板 

T1 rho值和 I、2 ff【降低率 衷 t。 

1 92. 3.0 ITln].NEX 1.带宽 

¨.67.自旋锁定频率500.00 Hz, 

I I旋锁定时问0、10、,l0、8O I'IIS,T1 

恢复时问1 200 TI]S;矢状位 轴位 

I'2 mapping序列:rI、R 2 400 FI1S。 

F()V 1 l cm, 阵256×l6O,层厚 

2.5 n1s。IYiJ距0.5 ii3m。ful波链长 

发8,NEX 1,带宽83.33。Tl rho 

千¨T2 mapping序列的扫描顺序随 

机进行。 

1.2.2运动方法 步行、跑步在 

跑步机 进行;楼梯运动中每层 

楼梯28个台阶,台阶高度和宽度 

分别为1 5 Clll和28 cm。 录志 

图1 、 月板分I T1 rho} 像 A.f 侧、 川板fji『后角;B.外侧半月扳前后角 

中国医学影像技术2018年第34卷第3期

ech

no

Chin J Med Imaging T

l,2 , ! ! 

表1 不同状态下膝关节半月板T1 rho值比较( ± ) 

表2不同状态下膝关节半月板T2值比较( ±s) 

表3膝关节半月板T1 rho和T2值不同状态下两两比较结果(P值) 

内侧半月板 

指标 

3讨论 

外侧半月板 

膝关节半月板长期承受压力 

后角 前角 体部 后角 前角 体部 

负荷会发生生化成分的改变:细 

胞内液体流向细胞外间隙,胶原 

纤维呈不同程度的变形,进而引 

起PG浓度相对升高。T1 rho值 

反映活动受限水分子和大分子环 

境的交互作用,与PG浓度呈负 

相关 ]。T2值反映自由质子 

能量交换的能力,与胶原纤维和 

水含量呈正相关『2 ],故胶原纤 

维变形和水丢失均可引起T2值 

降低。步行对半月板造成的压力 

负荷明显少于跑步及楼梯运动。 

步行和跑步时,膝关节屈曲角度 

小于楼梯运动,半月板主要承受 

表4运动状态较休息状态膝关节半月板T1 rho和T2值降低率( ) 

纵向轴性负荷;楼梯运动时,膝关 

节屈曲角度大于9O。,半月板主 

要承受纵向轴性负荷和斜向剪切 

力,尤其是内侧半月板后部。 

Gilbert等_6 指出步行的接触压 

力峰值位于内侧半月板中部,但 

爬楼梯的接触压力峰值位于内侧 

半月板后部。 

运动中内侧半月板较外侧半 

和国医学影像技术2Ol 8年第34卷第3期Chin J Med Imaging Technol,?()1 8,Vol 34,No 3 

1/3,厢曲6O。以上时负荷面后移 

至胫骨平台后1/3。 

Rauscher等 认为半月板 

T2值较T1 rho值对鉴别不同程 

度()A患者与健康人更具价值。 

Subburaj等 认为评估半月板 

运动负倚时T1 rho值较T2值 

更敏感。T2值对水分子及胶原 

纤维浓度、定向和各阳异性的交 

互作用很敏感。半月板内1型胶 

原蛋闩浓度较高,约为1 5 ~ 

25 ,但PG含量较低,约为 

1 ~2 。半月板内胶原纤维浓 

度较高呵解释T2值与半月饭关 

系密切。Son等[ 研究报道,T1 

rho值和T2值均与水分子浓度 

相关。与半月板骨关节炎的力学 

性能旱中度相关,但与黏多糖或 

胶原纤维浓度相关性较低。 

奉研究局限性:①受试者数 

量少.需进一步增加样本量;②本 

研究在人体内进行.缺乏病理金 

图2 『司状态下 I"2 mapph]g伪彩图 

标准进行对照。 

板后角 不同颜色 

[参考文献] 

月板承受更大的压力负荷。研究 。认为早期OA患 

者内侧半月板易受结构性损害,分析原因可能包括:① 

[1]Hunter 1)J Insights front imaging on the epidemiology and 

【]athophysi。10gy of osteoarthritis Radiol Clin North Am,2009, 

47(4):539 

内侧半月板易变性低、直径大、厚度薄,因此产生损害 

的可能性增加 ;②膝关节内侧部分承重最大。正常状 

态下膝关节6O ~8O 的压力负荷经过内侧半月板 

传导 ;③股骨外侧髁前后轴呈矢状走形,而内侧髁 

前后轴与欠状位呈22。夹角,膝关节屈曲时股骨外侧 

髁较内侧髁高,当股胫关节面承受来自j:方的负荷时 

膝关节有内翻的受力。因此内侧胫骨平台受力增加;① 

运动中内侧半月板后角承受最大的负荷和摩擦,更易 

l2j Subburaj K Ktlnlar D,Souza RB,et a1.T1le acute effect of 

running on knee articular cartilage and meniscus magnetic 

resonance relaxation times in young heahhy aduhs Am J Sport s 

Med,2O1 2,40(9):2I 34 2I 1i 

[3]Zarins ZA,1301bos RI,Pialat JB.et al Cartilage and meniscus 

assessment using T1 rho and T2 measurements in heahhy subjects 

and patients with osteoarthritis()steoarthritis t'artilage.2010, 

18(11):1 l08 1 116. 

受损伤。多项关于胫骨平台内外侧不同后倾角的研 

究 。。㈧报道均认为内侧的后倾角大于外侧。walker 

等。 认为内侧半月板后角承担最大程度的剪切负荷, 

尤其膝关节弯曲大于30。时;Erdil等 ‘ 研究表明胫 

骨平台上端关节面与骨干并不垂直,其向后倾斜存在 

后倾角。股骨髁在轴向负荷时有向后下滑的趋势,使 

得股胫关节后部承受更多的负荷。张卫国等 认为 

[4]Jackson BI).Wluka AE I'eichtahl AJ,et al Reviewing knee 

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[5] Souza RB.Stehling(、,Wyman BT,el al The effects of acute 

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膝关节屈曲3O。~45。时股胫负荷面位于胫骨平台中 

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中国医学影像技术2018年第34卷第3期 hi aging 竺 !: : ! : ! 

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《中国医学影像技术》投稿要求(二) 

8基金项目 书写格式应为:××基金(编号××)。基金论文投稿时应同时将基金项目批文扫描上传。本 

刊将优先选登基金论文。 

9第一作者 书写格式为:姓名(出生年一),性别,籍贯,学位,职称,研究方向和E—mail。尚未毕业者学位 

写为“在读××”,如“在读硕士”、“在读博士”。投稿时,简介中需注明第一作者联系电话。 

10通信作者

11摘要

通常为稿件所涉及研究工作的负责人,通信作者简介包括其姓名、单位、邮编和E-mail。 

研究论著和综述性论文均须附中、英文摘要,英文在前,中文在后;经验交流和短篇报道不设摘 

要。摘要应以第三人称撰写,不宜超过350个汉字,不宜使用“我们”、“作者”等词作为主语。研究论著类论文的 

摘要应按结构式摘要的特征撰写,包括目的(0bjective)、方法(Methods)、结果(Results)、结论(Conclusion)四 

项。综述性论文的摘要应按指示性摘要的特征撰写,简要叙述文章内容,无须按”四项式”编写。摘要应具有独立 

性和自明性,并且拥有与文献同等量的主要信息,在有限的字数内向读者提供尽可能多的定性或定量的信息,充 

分反映该研究的创新之处。英文摘要在300个实词左右,内容和形式要求与中文摘要基本对应。 

12关键词 中文关键词应以《医学主题词注释字顺表(2002年版)》为准,以标引能表达全文主题概念的叙 

词2~5个,尽量少用自由词。英文关键词应与中文对应,以《医学主题词注释字顺表(2002年版)》及《Mesh》内 

所列的主题词为准,每个英文关键词第一个词的首字母大写,各关键词之间用分号隔开。 

13正文标题层次

如:1资料与方法(或材料与方法),1.1资料(或材料),1.2方法,2结果,3讨论, 

般不超过三级标题,文内连序号为圈码,如①、②、③……表示。 

14 医学名词 应注意规范、标准、前后统一,尽量少用缩略语,原词过长且在文中多次出现(2次以上)者, 

可于括号内写出全称并加注简称,以后用简称。医学名词术语,以全国科学技术名词审定委员会审定公布的医学 

名词为准。 


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