蔣小莉， 査云飛， 王嬌， 邢棟， 劉昌盛， 邱麗

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·影像技術(shù)學(xué)·

3D-UTE評價(jià)腰椎間盤軟骨終板缺損與椎間盤退變的相關(guān)性

蔣小莉， 査云飛， 王嬌， 邢棟， 劉昌盛， 邱麗

目的：采用磁共振超短回波成像(3D-UTE)技術(shù)評價(jià)腰椎軟骨終板缺損與腰椎間盤退變的相關(guān)性。方法：本研究共招募志愿者50例，共掃描腰椎椎間盤250個(gè)，腰椎軟骨終板500個(gè)。受檢者行常規(guī)腰椎MRI檢查評價(jià)椎間盤Pfirrmann分級，以3D-UTE序列顯示腰椎間盤終板軟骨完整性。按照有無鄰近軟骨終板缺損將腰椎間盤分為4組，分別為無鄰近終板軟骨缺損組(A組)、只有頭側(cè)終板軟骨缺損組(B組)、只有尾側(cè)終板軟骨缺損組(C組)及頭尾側(cè)終板軟骨皆缺損組(D組)。評價(jià)軟骨終板完整性與椎間盤Pfirrmann分級的相關(guān)性。結(jié)果：A組有椎間盤53個(gè)，其中PfirrmannⅠ級49個(gè)，Ⅱ級4個(gè)；B組有椎間盤62個(gè)，其中PfirrmannⅠ級6個(gè)，Ⅱ級55個(gè)，Ⅲ級1個(gè)；C組有椎間盤70個(gè)，其中PfirrmannⅠ級6個(gè)，Ⅱ級63個(gè)，Ⅲ級1個(gè)；D組有椎間盤65個(gè)，其中PfirrmannⅡ級39個(gè)，Ⅲ級26個(gè)。Kendall等級相關(guān)檢驗(yàn)顯示椎間盤終板軟骨缺損程度越嚴(yán)重，腰椎間盤退變程度越重(H=0.67，P<0.01)。結(jié)論：3D-UTE可以顯示腰椎間盤軟骨終板的完整性，椎間盤終板軟骨缺損與腰椎間盤退變程度密切相關(guān)。

軟骨終板； 腰椎間盤退行性變； 磁共振成像

腰椎間盤退變是引起中老年人群下腰痛的常見病因[1]，腰椎間盤退變發(fā)生、發(fā)展與椎間盤的營養(yǎng)供給密切相關(guān)。腰椎間盤軟骨終板(cartilaginous endplate，CEP)是椎間盤營養(yǎng)途徑的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其形態(tài)和功能在腰椎間盤退變過程中發(fā)揮重要作用。國內(nèi)外研究結(jié)果顯示CEP形態(tài)與椎間盤退變之間存在相關(guān)性[2-5]，但是，CEP短T2弛豫時(shí)間特性限制了常規(guī)MRI對CEP形態(tài)的顯示。磁共振超短回波成像技術(shù)(ultrashort timetoecho，UTE)為CEP形態(tài)學(xué)的研究提供了一種新方法[6]。目前，MRI評價(jià)椎間盤軟骨終板完整性與椎間盤退變程度的相關(guān)性研究尚未見報(bào)道。本文采用3D-UTE評價(jià)軟骨終板缺損與腰椎間盤退變程度的相關(guān)性，旨在為椎間盤退變的病理生理機(jī)制提供可視化的影像學(xué)依據(jù)。

材料與方法

1.研究對象

2014年9月-2015年2月臨床以腰背痛或坐骨神經(jīng)痛行腰椎MRI檢查的患者50例，其中男28例，女22例，年齡18～59歲，平均年齡(45.11±12.51)歲。所有患者均無幽閉恐懼癥、早孕及心臟起搏器，排除合并惡性腫瘤疾病、血液病及其它系統(tǒng)性疾病病史患者，排除體重指數(shù)>28 kg/m2、長期服用藥物、絕經(jīng)后行雌激素替代治療及影像學(xué)檢查確診的腰椎急慢性骨折、畸形、良惡性腫瘤患者。

2.檢查方法

MRI檢查采用3.0T超導(dǎo)型MR機(jī)(MR Discovery750 Plus，GE Medical Systems)，全脊柱相控陣線圈進(jìn)行檢查。

所有受檢者均先行常規(guī)腰椎MRI，序列包括：矢狀面FRFSE-T2WI，TR 2036 ms，TE 120 ms，矩陣352×320，回波鏈長21；矢狀面FRFSE-T1WI，TR 503.0 ms，TE 11.8 ms，矩陣320×224，回波鏈長3，層厚4.0 mm，層間隔0.5 mm，激勵次數(shù)2，掃描時(shí)間共約3分15秒。

腰椎軟骨終板的形態(tài)學(xué)檢查采用三維超短回波時(shí)間雙回波脈沖序列，以椎體正中矢狀面為中心層面行腰1-骶1椎體的矢狀面掃描，TR 25.5 ms，TE1、TE2分別為0.03 ms和6.0 ms，視野220 mm×220 mm，矩陣512×512，激勵次數(shù)1，共掃描12個(gè)層塊，層塊厚4.0 mm，層間隔0 mm，翻轉(zhuǎn)角10°，帶寬83.33 kHZ。掃描時(shí)間約10分53秒。

3.圖像分析

50例受檢者腰椎1-骶椎1相鄰椎間盤共250個(gè)，鄰近上下軟骨終板共500個(gè)。腰椎常規(guī)矢狀面T2WI圖像由兩位醫(yī)師采用改良的Pfirrmann分級方法[7]進(jìn)行椎間盤退變分級：Ⅰ級，椎間盤整體結(jié)構(gòu)均質(zhì)，T2WI呈高亮信號；Ⅱ級，椎間盤結(jié)構(gòu)非均質(zhì)，信號稍高，伴或不伴水平帶，髓核與纖維環(huán)分界清晰；Ⅲ級，椎間隙變窄。兩位具有5年以上肌骨影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射醫(yī)師對分級結(jié)果進(jìn)行判定，若出現(xiàn)不同意見則協(xié)商確定。

腰椎原始UTE圖像可按回波時(shí)間不同分為兩組，利用AW 4.6 工作站(GE Healthcare,USA)的SUB/ADD軟件對兩組不同回波時(shí)間的圖像減影，從而獲得只含或主要含短T2成份的減影像。減影像上腰椎終板區(qū)清晰的帶狀高信號即為軟骨終板，軟骨終板鄰近的椎間盤及骨性終板呈低信號，軟骨終板高信號連續(xù)性中斷則提示軟骨終板缺損(圖1～4)。以腰椎間盤上方的軟骨終板為頭側(cè)軟骨終板，其下方的則為尾側(cè)軟骨終板，并按腰椎間盤有無鄰近軟骨終板缺損將其分為4組：A組，軟骨終板無缺損(圖2)；B組，軟骨終板頭側(cè)缺損(圖3)；C組，軟骨終板尾側(cè)缺損；D組，軟骨終板頭尾側(cè)均缺損(圖4)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，終板軟骨完整性分組與椎間盤退變Pfirrmann分級的相關(guān)性分析采用Kendall等級相關(guān)檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；各終板軟骨完整性組間Pfirrmann分級的比較采用多個(gè)獨(dú)立樣本的秩和檢驗(yàn)(Kruskal-Wallis H檢驗(yàn))，進(jìn)一步兩兩比較采用Bonferroni法。

結(jié) 果

50例受檢者軟骨終板無缺損的椎間盤53個(gè)(21.2%)，軟骨終板缺損的椎間盤197個(gè)(78.8%)，其中軟骨終板頭側(cè)缺損的椎間盤62個(gè)(24.8%)，尾側(cè)缺損的椎間盤70個(gè)(28.0%)，頭尾兩側(cè)均缺損的椎間盤65個(gè)(26.0%)。

軟骨終板完整組椎間盤PfirrmannⅠ級49個(gè)(92.45%)，Ⅱ級4個(gè)(7.55%)；頭側(cè)軟骨終板缺損組椎間盤PfirrmannⅠ級6個(gè)(9.68%)，Ⅱ級55個(gè)(88.71%)，Ⅲ級1個(gè)(1.61%)；尾側(cè)軟骨終板缺損組椎間盤PfirrmannⅠ級6個(gè)(8.57%)，Ⅱ級63個(gè)(90%)，Ⅲ級1個(gè)(1.43%)；頭尾側(cè)軟骨終板均缺損組椎間盤PfirrmannⅡ級39個(gè)(60%)，Ⅲ級26個(gè)(40%)。

經(jīng)Kendall等級相關(guān)檢驗(yàn)分析腰椎間盤終板軟骨缺損程度與腰椎間盤退變的關(guān)系，H=0.67，P<0.01，說明兩者之間呈正相關(guān)，即椎間盤終板軟骨缺損程度越嚴(yán)重，其腰椎間盤退變程度越嚴(yán)重(表1)。經(jīng)Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)證明各終板軟骨完整性組間Pfirrmann分級的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H=158.141，P=0.000)，進(jìn)一步兩兩分析顯示，除B、C組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表2)。

表1 軟骨終板缺損與椎間盤退變Pfirrmann分級相關(guān)性分析 (例)

注：H值=0.67，P值=0.00。

表2 4個(gè)不同軟骨終板缺損組間分級的兩兩比較

注：*P<0.008，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；NS代表差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

討 論

CEP是覆蓋在腰椎間盤邊緣的軟骨，作為椎間盤與骨性椎體的交界部位，與髓核、纖維環(huán)一起構(gòu)成腰椎間盤結(jié)構(gòu)。腰椎間盤退變是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜過程，腰椎間盤經(jīng)纖維環(huán)途徑或終板彌散途徑獲取營養(yǎng)供應(yīng)受阻是導(dǎo)致腰椎間盤退變的主要原因[8]。終板彌散途徑中，營養(yǎng)通過椎體毛細(xì)血管-椎體軟骨區(qū)血管腔隙-骨性終板-CEP彌散路徑進(jìn)入椎間盤、內(nèi)層纖維環(huán)和髓核，椎間盤早期退變伴有髓核區(qū)域水分減少及蛋白多糖濃度下降[9-10]。若CEP結(jié)構(gòu)完整性受損或彌散受限，引起終板彌散途徑營養(yǎng)運(yùn)輸受阻，將會導(dǎo)致或加劇腰椎間盤退變。研究表明CEP細(xì)胞的凋亡率遠(yuǎn)高于髓核細(xì)胞，推測CEP退變早于髓核，CEP退變將會導(dǎo)致腰椎間盤退變[11]。本研究結(jié)果證實(shí)隨著CEP的完整性受損程度增加，腰椎間盤Pfirrmann分級增高。

圖1 常規(guī)腰椎T2WI圖像示軟骨終板區(qū)呈低信號(箭)，軟骨終板形態(tài)難以顯示。 圖2 腰椎3D-UTE圖像示軟骨終板呈帶狀高信號(箭),且L4-L5椎間盤頭尾側(cè)終板軟骨完整性良好，將該椎間盤納入A組。 圖3 腰椎3D-UTE圖像示L4-L5椎間盤頭側(cè)軟骨終板高信號連續(xù)性中斷(箭)，提示頭側(cè)軟骨終板缺損，將該椎間盤納入B組。 圖4 腰椎3D-UTE圖像示L5-S1椎間盤頭側(cè)與尾側(cè)軟骨終板高信號變薄、缺損(箭)，將該椎間盤納入D組。

CEP因短T2弛豫時(shí)間，常規(guī)MRI顯示為低信號，UTE已經(jīng)成為CEP形態(tài)學(xué)評價(jià)的新工具[12-13]。Bae等[12]在人尸體標(biāo)本上證明UTE可以顯示軟骨終板的形態(tài)。大量動物實(shí)驗(yàn)和人類尸檢報(bào)告證明椎體軟骨終板的破壞會導(dǎo)致椎間盤退變[14-16]，但是終板軟骨的破壞、斷裂、微骨折主要還是通過尸體解剖病理學(xué)得到證實(shí)[17-19]。Law等[13]已經(jīng)證明UTE可用于活體CEP缺損的顯示，并研究其與Schneiderman椎間盤退變評分的相關(guān)性，證實(shí)CEP缺損時(shí)發(fā)生椎間盤退變的概率較高。本研究基于Law等[13]的研究基礎(chǔ)上，采用UTE掃描患者腰椎間盤結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將CEP缺損分為頭側(cè)、尾側(cè)、雙側(cè)缺損，發(fā)現(xiàn)CEP受損越嚴(yán)重，腰椎間盤Pfirrmann分級越高，即軟骨終板形態(tài)與腰椎間盤退變程度密切相關(guān)。隨著軟骨終板缺損程度的加劇，腰椎間盤處于持續(xù)營養(yǎng)供應(yīng)不足狀態(tài)，引起相應(yīng)的椎間盤細(xì)胞凋亡，加劇了患者腰椎間盤退變程度，椎間盤的Pfirrmann分級也越高。另外，3D-UTE序列在顯示終板軟骨完整性方面，所獲得的圖像清晰，容易判斷，降低了缺損程度的誤判率。因此，對缺損的軟骨終板進(jìn)行早期干預(yù)，有可能是腰椎間盤退變潛在的基礎(chǔ)治療方向。

本研究局限性：①樣本量較少，未按年齡進(jìn)行分層研究；②未進(jìn)一步開展患者椎體軟骨終板骨髓區(qū)的灌注與軟骨終板形態(tài)學(xué)變化的相關(guān)性研究；③未研究其他因素與椎間盤退變Pfirrmann分級的相關(guān)性。

綜上所述，3D-UTE可以顯示腰椎間盤軟骨終板的完整性，椎間盤終板軟骨缺損程度與腰椎間盤退變程度呈正相關(guān)。

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·書訊·

《兒科影像病例點(diǎn)評200例》 由武漢市兒童醫(yī)院邵劍波教授和深圳市人民醫(yī)院楊敏潔教授主譯，上海交通大學(xué)附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心朱銘教授審校的《兒科影像病例點(diǎn)評200例》一書，于2013年5月由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社出版。該書是《Pediatric Imaging-Case Review Series》)第2版，原著主編Thierry A.G.M.Huisman。

該書得到了Johns Hopkins醫(yī)院和大學(xué)兒科醫(yī)生們的支持和幫助。本書共分基礎(chǔ)篇、提高篇和挑戰(zhàn)篇3部分，具有4個(gè)顯著特點(diǎn)：①收錄的兒科病例數(shù)量達(dá)200例，涉及面廣，幾乎覆蓋了各個(gè)系統(tǒng)疾病與類型；②語言簡練流暢，書寫手法新穎獨(dú)特。首先以提問的方式切入主題，再逐個(gè)問題一一對應(yīng)回復(fù)，重點(diǎn)突出，簡明扼要，便于記憶；③點(diǎn)評內(nèi)容豐富，涵蓋多學(xué)科知識與新技術(shù)，除影像學(xué)外，還包括胚胎學(xué)、遺傳學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、新生兒學(xué)、兒科學(xué)、外科學(xué)、產(chǎn)科學(xué)及產(chǎn)前診斷學(xué)等；④病例圖片清晰、征象突出，直觀可信，易于診斷與鑒別診斷，有利于在臨床工作中推廣應(yīng)用。

欲購此書者請將110元(含包裝、掛號郵寄費(fèi))寄至：武漢市香港路100號，武漢市兒童醫(yī)院CT·MRI科 鄭楠楠(聯(lián)系電話：027-82433396或15827102185)，郵編430016。敬請?jiān)诹粞詸谥懈缴下?lián)系人電話。

《腫瘤影像診斷圖譜》 由周純武教授主編，于2011年6月由人民衛(wèi)生出版社出版發(fā)行。該書是由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院領(lǐng)銜，北京天壇醫(yī)院和北京積水潭醫(yī)院參與共同編纂完成。全書共9篇47章涵蓋頭頸、胸、腹、盆腔、乳腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨與軟組織多個(gè)系統(tǒng)的腫瘤及腫瘤樣病變，涉及超聲、CT、MRI、PET-CT等多種影像手段，圖片豐富、文字精練、內(nèi)容精良、印刷精美，堪稱腫瘤影像診斷的經(jīng)典工具書。定價(jià)228元。購書熱線：010-67605754 65264830 59787586 59787592。

《骨骼肌肉病變CT與MR對比臨床應(yīng)用》 由南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院龔洪翰、曾獻(xiàn)軍、何來昌教授主編，人民衛(wèi)生出版社出版，并在全國發(fā)行。本書采用CT與MR對比的方式進(jìn)行撰寫，對骨骼肌肉同一疾病，在同一時(shí)間、同一層面進(jìn)行掃描的CT與MR所見進(jìn)行對比，通過大量的病種病例的CT與MR圖像對比，讓讀者更好地理解CT與MR兩種不同成像技術(shù)在骨骼肌肉病變應(yīng)用的優(yōu)勢與限度。本書既適用于影像專業(yè)診斷人員，也適用于骨科專業(yè)人員。

龔洪翰教授任總主編的《CT與MR對比臨床應(yīng)用系列叢書》共五部，已先后出版了《顱腦病變CT與MR對比臨床應(yīng)用》、《胸部病變CT與MR對比臨床應(yīng)用》、《腹部病變CT與MR對比臨床應(yīng)用》三部，本書是第四部?！抖茄屎?頭頸、眼、口腔病變CT與MR對比臨床應(yīng)用》將于明年出版。

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Study of correlation between cartilaginous endplate defects and intervertebral disc degeneration of lumbar spine with MR 3D-UTE technique

JIANG Xiao-li,ZHA Yun-fei,WANG Jiao,et al.Department of Radiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,P.R.China

Objective:To evaluate the correlation between cartilaginous endplate (CEP) defects and inter-vertebral disc degeneration of lumbar spine with MR 3D-UTE technique.Methods:50 healthy volunteers were recruited.Conventional MRI was performed,totally 250 inter-vertebral discs and 500 CEP of lumbar spine were scanned.Pfirrmann classification was used to evaluate the inter-vertebral disc.MR 3D-Ultrashort echo time (3D-UTE) technique was used to display the integrity of CEP.According to whether CEP defect was existed,there were:Group A:no CEP defect was existed;Group B:only cranial CEP defect;existed;Group C:only caudal CEP defect existed;and Group D:both cranial and caudal CEP defects were presented.The correlation between CEP integrity and the Pfirrmann classification of inter-vertebral disc degeneration was evaluated with the Kendall rank correlation test.Results:In this study,there were Group A,53 discs (PfirrmannⅠ,n=49;Pfirrmann Ⅱ,n=4);Group B,62 discs (PfirrmannⅠ,n=6;Pfirrmann Ⅱ,n=55;Pfirrmann Ⅲ,n=1);Group C,70 discs (PfirrmannⅠ,n=6;Pfirrmann Ⅱ,n=63;Pfirrmann Ⅲ,n=1) and Group D,65 discs (Pfirrmann Ⅱ,n=39;Pfirrmann Ⅲ,n=26).The Kendall rank correlation test showed that the more serious the degree of CEP defect,the more severe the lumbar disc degeneration (H=0.67,P<0.01).Conclusion:The integrity of CEP could be displayed on MR 3D-UTE sequence,the CEP defect was highly associated with inter-vertebral disc degeneration of lumbar spine.

Cartilaginous endplate; Intervertebral disc degeneration; Magnetic resonance imaging

430060 武漢，武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科

蔣小莉(1983-)女，湖北荊門人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事血管及肌肉骨骼影像診斷工作。

查云飛，E-mail：zhayunfei999@126.com

湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013CFB242)；湖北省衛(wèi)生廳科研資助項(xiàng)目(JX6B68)

R681.5; R445.2

A

1000-0313(2015)08-0952-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.09.015

2015-03-16

2015-05-15)