3.0 T MR T2 mapping对膝关节软骨损伤的研究

3.0 T MR T2 mapping对膝关节软骨损伤的研究


2024年4月4日发(作者:)

磁共振成像2013年第4卷第3期Chin JMagnResonImaging.2013.Vol 4.No 3 

3.0 T MR T2 mapp i ng对膝关节软骨损伤的研究 

吴昆华 ,王天朝 ,梁虹 ,龚霞蓉 ,戴敏方 ,谢旭华 ,张虹 ,陈渝晖 ,毕国力 

基金项目: 

[摘要] 目的 评价3.0 T MR T2 mapping成像技术对膝关节早期软骨病损评价 

云南省科技厅、昆明医学院联合基金 

的临床应用价值。材料与方法采用3.0 T高场强MR成像仪分别对膝关节病变 

项目(编号:2009CD一198) 

组(A组)和健康对照组(B组)各1 o0例进行MR T2 mapping成像,将膝关节软骨分 

为11个区(股骨内侧中区、内侧后区、外侧中区和外侧后区,胫骨内侧前区、 

作者单位: 

内侧中区、内侧后区、外侧前区、外侧中区和外侧后区、髌骨软骨面区), 

1.昆明医学院附属昆华医院云南省第 

测量其T2值,并进行统计学分析。结果A组关节软骨T2平均值为(44.39± 

人民医院磁共振科,昆明650032 

I5.28)ms,B组关节软骨T2平均值为(3I.70±8.33)ms,A组关节软骨T2值高于B 

2.昆明医学院附属昆华医院云南省第 

组,两组间差异具有统计学意义(尸<0.05)。A组T2值与WORMS评分具有的相关 

人民医院骨科,昆明650032 

性( O.405 ̄0.847,P<0.【)1)。结论MR T2 mapping成像可以有效反应早期关 

3.昆明医学院附属昆华医院云南省第 

节软骨损伤T2值的变化,是评价膝关节软骨病损的有效手段。 

人民医院风湿免疫科,昆明650032 

[关键词]软骨,关节;膝损伤;磁共振成像 

收稿日期: 

2Ol3.O3.07 

接受日期: 

2Ol3 04 19 

T2 mapping of knee cartilage damage at 3.0 T MR imaging 

Wu Kun—hua。,WANG Tian—chao ,LIANG Hong ,GONG Xia—rong .DAI Min—fang‘. 

中图分类号:R445.2;R681.3 

XIE Xu—hua .ZHANG Hong .Chen Yu_hui .BI Guo一¨ 

Department of MRI,the Affiliated Hospital of Kunming Medical University. 

文献标识码:A 

ng 650032,China 

IX)I:10.3969/jSsm.1674-8034:2013 03.010 

Kunmi

Department of Orthopedic Surgery the Affiliated Hospital of Kunming Medical 

吴昆华,王天朝,梁虹,等.3.0 T MR T2 

Department of Rheumatoid and Immunology Medicine,the Affiliated Hospita1 of 

mappingX ̄关节软骨损伤的研究.磁 

Kunming Medica1 University,Kunming 650032.China 

共振成像,2013,4(2):210'214 

Received 7 Mar 2013.Accepted 19 Apr 2013 

Abstract Objective:To evaluate early knee cartilage damage with T2 mapping at 

3.0 T MRI.Materials and methods:T2 mapping of knee cartilage was evaluated 

quantitatively at a 3.0 T MRI scanner in 1 00 patients with osteoarthritis.rheumatoid 

University,Kunming 650032,China 

arthritis,catrilage injury respectively and in 100 healthy subjects(group B).T2 value 

in eleven compartments of knee cartilage(central media1 femoral region.posterior 

medial femoral region,centra1 1ateral femora1 region.posterior lateral femoral region. 

anterior media1 tibial region,central medial tibial region.posterior medial tibial 

region,anterior latera1 tibia1 region,centrallateral tibial region posterior 1ateral tibial 

region,patella region)were measured respectively in T2 mapping imaging.Statistical 

differences and the correlation between T2 value and WORMS scores were analyzed. 

Resuits:The everage T2 relaxation time for knee cartilage damaged group(group 

A)and healthy subjects(group B)were(44.39±15.28)ms and f31.70±8.331 ms 

respectively.T2 values of the former group were significantly higher than those in 

later group.Signiicantf difference was found between these two groups <0.05).T2 

values of nee carktilage damaged group were highly correlated wim WORMS scores 

(,=0-405—0.847,P<0.01).Conclusion:T2 mapping imaging can demonstrate early 

knee articular cartilage damage.and it is of a high clinical value modality for articular 

cartilage evaluation. 

Key words:Cartilage,articular;Knee injuries;Magnetic resonance imaging 

关节软骨在关节的形态、功能中的作用重 学和药理学的发展,使早期治疗软骨病变成为可 

大,膝关节软骨损伤相当普遍,有外国学者统 

能。因此,临床对早期、无创性评价关节软骨损 

计,在做关节镜检查的膝关节患者中,有60%以 伤的要求尤为迫切。目前MRI被公认为是评价关 

上存在关节软骨损伤¨ 。近年来,随着分子生物 

节软骨的首选影像学检查方法。MR T2 mapping成 

·

210· 

磁共振成像2013年第4卷第3期Chin J Magn Reson Imaging,2013,Vol 4,No 3 

像是近年来国内外研究关节软骨生理成像技术最 

外侧前区、外侧中区和外侧后区、髌骨软骨面区。 

常用的技术,它通过测量MR T2弛豫时间来定量 

分析关节软骨内组织成分的变化 。 。笔者旨在应 

用此新技术来探讨其在膝关节软骨损伤中的应用 

价值。 

1材料与方法 

1.1临床资料 

搜集我院2010年6月至2011年11月期间经临 

床诊断膝关节骨关节炎、类风湿性关节炎、创伤 

患者100例纳入研究组(A组),其中男62例,女 

38例,年龄26 ̄72岁,平均60.8岁。健康对照组 

(B组)100例,其中男39例,女6l例,年龄22 ̄58岁, 

平均52.6岁,纳入标准为膝关节无任何症状,既 

往无外伤史。B组受检者均认真阅读知情同意书并 

签字。所有检查者行MRI检查前3 h内均无剧烈运 

动。由2名MRI专家对关节软骨病损进行WORMS 

评分 。 

1.2 MRI检查方法 

MR检查设备为GE Signa 3.0 T HDxt MR成像 

系统。扫描序列包括FSE序列矢状面脂肪抑制质子 

密度像、FSE序列矢状面T1 WI、FSE序列冠状面 

脂肪抑制质子密度像、FSE序列冠状面T1wI、矢 

状面3D T1WI FSPGR、矢状面3D T2WI Cube、矢 

状面T2 mapping,主要扫描参数见表1。 

1.3膝关节关节软骨分区 

股骨关节软骨分为内侧区和外侧区,分别对 

应股骨内侧髁和外侧髁。胫骨平台软骨也分为内 

侧区和外侧区,分别对应胫骨内侧平台和外侧平 

台。每侧又分为前区、中区和后区,均以半月板 

为界。髌股关节又分为髌骨软骨面区和股骨软骨 

面区。因此,把膝关节软骨一共分为11个亚区, 

分别是股骨内侧中区、内侧后区、外侧中区和外 

侧后区,胫骨内侧前区、内侧中区、内侧后区、 

1.4图像处理与统计分析 

利用GE ADW4.4工作站的Funetool软件生成T2 

 ̄apping伪彩图,选择合适的ROI于上述软骨各区 

分, ̄JlN量A组和B组T2值,每区连续测量3次并取 

其平均值。采用Excel 2003和SPSS 1 5.0软件进行 

数据录人及统计学分析,测量结果用 4- 表示, 

分析A组与B组间各观察值的差别,采用t检验进行 

比较,P<0.05为差异有统计学意义。用Pearson简 

单相关系数检验评价A组T2值与WORMS评分的相 

关性。 

2结果 

B组及A组关节软骨T2 mapping平均T2值见表 

2。B组膝关节软骨T2值平均为(3 1.70 4-8.33)ms; 

A组关节软骨T2值平均为(44.39 4-l 5.28)ms;A组 

关节软骨T2值较B组明显升高,差异有统计学意 

义 <0.o5)。A组T2值与WORMS评分具有的相 

关性(t-=o.405 ̄0.847,P<0.01)(图1,2)。 

表2健康对照组(B组)及病变组(A组)关节软骨T2 

mapping平均T2值 

Tab.2 The everage T2 relaxation time for healthy subjects 

(group B)and knee cartilage damaged group(group A1 

3讨论 

3.1成像原理 

T2 mapping成像是国外应用较为广泛的软骨 

MR生理性成像技术,采用多层面多回波白旋回波 

序列,通过工作站后处理形成伪彩图,通过ROI 

测量得出组织的T2值,从而达到量化评价组织结 

磁共振成像2013年第4卷第3期Chin J Magn Reson Imaging,2013,Vol 4,No 3 

JI权(长TE) 

通透性;移行层位于表层和深层之间,胶原纤维 

质子促进了T2值的衰减,使软骨在T2J

呈随机或倾斜状排列,富含蛋白多糖;放射层胶 上信号减低,而周围滑液中的自由水质子呈高信 

原纤维粗大成束,与软骨下骨面垂直。含少量蛋 

号。当软骨中的胶原和蛋白聚糖减少时,T2WI上 

白多糖;钙化层与软骨下层之间有一波浪状潮状 

的信号也自然随之增加,同时软骨的水肿也扩大 

线,为致密的平行于软骨表面的胶原纤维组成。 了这一效应。所以,在软骨形态发生改变之前, 

ngJ2反映 

关节软骨的MRI信号特征可以反映组织结构和生 

其基质改变和水肿变化都可在T2 mappi

19-20】。 

物化学特征,并且受不同扫描序列和参数的影 

出来[

响。在FS FSE T2WI序列上膝关节负重面软骨呈 本研究中,利用MR T2 mapping技术对B组与 

3层结构,其信号特征确实反映了其组织结构特 

A组的T2值进行对比研究,统计数据显示两组间 

征,两者之间存在关系…],许多学者对正常关节 

软骨的MR信号表现进行了组织学对照研究,并对 

其多层的MRI表现进行了分析,目前对于关节软 

骨在MRI上分层现象的原因存在多种解释,观察 

到的现象也不完全统一。 

3.3关节软骨损伤的病理学基础 

关节软骨损伤早期表现为其表层出现局灶性 

改变,软骨基质浅层碎裂,如关节表面纤毛样撕 

裂。裂隙逐渐进展,在关节面表层称为剥落,累 

及软骨放射层时称为软骨纤维化ll 。在致病因素 

综合作用下,裂缝累及软骨全层并出现软骨基质代 

谢变化,最主要的表现是蛋白多糖的浓度降低。关 

节软骨最后完全磨损,软骨下骨裸露受累 。软 

骨下骨最早出现的病理变化是骨质微损伤和骨髓 

水肿,进一步发展造成软骨下骨质增生,软骨变 

薄剥脱,直至出现关节面密质骨裸露,即骨质象 

牙化。脱落的软骨和骨髓片在关节腔内形成游离 

体。关节内压力升高导致局部组织坏死和结构疏 

松,软骨下骨内形成假性囊肿。关节边缘骨增生 

形成骨赘。软骨慢性损伤后软骨下骨变化会持续 

1 0~20年,甚至更长,但一般情况下有症状的患 

者软骨下骨异常均较为明显 。 

3.4 MR T2 mapping ̄临床应用价值 

虽然传统的软骨MRI能够较好显示关节软骨 

的形态,但是难以明确形态变化前后的病理生理 

改变,包括其中的成分、基质改变等,其信号改 

变也缺乏特异性,此外对于形态发生变化前的早 

期改变也难以观察,因而对于软骨损伤的诊断准 

确性有待进一步提高。如前所述,T2 mapping中 

的T2值反映了关节软骨中的水含量,在软骨大体 

形态变化前其内部大分子的改变都会造成其水含 

量的相应变化。T2 mapping技术对组织含水及生 

化结构非常敏感,软骨胶原一蛋白多糖中结合水 

的平均T2值差异有统计学意义,A组的平均T2值 

明显高于B组,并且A组T2值与WORMS评分具有 

较强的相关性f 0.405 ̄0.847,P<0.01),表明MR 

T2 mapping技术对T2值的测定可以早期、敏感地 

反映软骨水含量和生化成分的改变,结合合适的 

软骨评分标准,对关节软骨病损进行定量观察和 

评价,有效指导临床的诊断和治疗。 

本研究的局限性在于缺乏组织病理的证实。 

同时,T2 mapping成像技术仍存在一些问题,如 

T2值易受背景均一性、磁化率改变、魔角效应、 

化学位移及部分容积效应等的影响[2”。相信随着 

技术的发展,这些都将得以克服。 

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资讯Information 

第二届全国磁共振分子影像研究与应用高层论坛暨 

第三届全国磁共振新技术应用与管理研讨会在深圳胜利召开 

4月l8日上午,第二届全国磁共振分子影像研究与 

本次会议特设超声分子探针专场,以期超声与磁l共振融 

应1}}j高层论坛暨第三届全国磁共振新技术应用与管理研 

合、互补发展。大会还开设了青年论坛,为肯年学者提 

讨会在深圳市会展中心胜利开幕。中华医学会副会长、 供了锻炼的机会。本次论坛分磁共振和超声分 影像两 

美闺医学科学院外籍院士、北京天坛医院前任院长戴建 

个会场,邀请了中华医学会副会长戴建半教授、 l,华医 

平教授致开幕辞,中国科学院深圳先进技术研究院樊建 

学会放射学分会前任主任委员郭启勇教授、北京协和 

平院长、【f1国生物物理学会分子影像学专业委员会主任 

医院金征宇教授、香港放射学会主席Pek Lan Khong教 

委员 捷教授、全国人大代表、中国医科大学副校长郭 授、美国芝加哥大学医学物理和神经科学教授及脑成 

启勇教授、香港大学放射学系主任、香港放射学会主席 像研究【fI心丰任Jiahong Gao教授、美国SCI杂忐NMR in 

孔碧兰教授、中华医学会放射学会副主任委员金征宇 

Biomedicine亚太区主编、香港大学Ed X.Wu教授、中 

教授、中华放射学杂志编辑部高宏丰任等住开幕式 致 放磁共振学组副组长许建荣教授、美国西北人学医学院 

辞。开幕式由深圳先进技术研究院医工所郑海荣副所长 兼职教授、中科院战略领域专家吴爱国教授、l}】 超声 

和中华医学会放射学分会副主任、广东省放射学会主任 医学工程学会副会长王志刚教授、国家地方联合高端医 

委员委员梁长虹教授共同主持。 学影像技术与装备工程实验室主任郑海荣研究员、中 

本次会议是2013年第五届中国医学影像学科融合 医师协会超声医师分会副会长何文教授、副会长谢晓燕 

高峰论坛的 部分。多模态影像融合是医学影像学发 

教授、深圳市女医师协会会长陈芸教授、 尔省医学会 

展的 一个方向。磁共振分子影像学作为多模态医学影像 超声医学分会副主任委员郑荣琴教授、黑龙江医学会超 

融合的典型代表,是一个快速发展的前沿交叉学科,尚 

声分会副主任委员吴长君教授、巾科院刘新教授、磁共 

存在许多技术难点亟待解决。如何有效地将其应用到临 

振成像杂志社贺光军社长等来自美国、中 人陆和香港 

床上,常常需要进行跨学科、多角度的交叉与合作, 

·

(下接第225页) 

214· 


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