1.暨南大學(xué) (廣東 廣州 510632)

2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科 (廣東 廣州 510405)

3.武漢市第三醫(yī)院光谷院區(qū)放射科(湖北 武漢 430074)

4.廣東省婦幼保健院(廣東 廣州 511400)

冷曉明1,2 姜?jiǎng)倥? 徐 玲4 趙 曼2 韓曉蕊2

磁共振T2 map成像對(duì)不同ARCO分期股骨頭軟骨變性的評(píng)估價(jià)值＊

1.暨南大學(xué) (廣東 廣州 510632)

2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科 (廣東 廣州 510405)

3.武漢市第三醫(yī)院光谷院區(qū)放射科(湖北 武漢 430074)

4.廣東省婦幼保健院(廣東 廣州 511400)

冷曉明1,2姜?jiǎng)倥?徐 玲4趙 曼2韓曉蕊2

目的測(cè)量正常及不同ARCO分期條件下壞死股骨頭軟骨T2 map值的變化，評(píng)估其臨床應(yīng)用價(jià)值。方法搜集不同ARCO分期壞死股骨頭(ARCOI期、ARCOII期、ARCOIII期)及正常股骨頭各20例，年齡20-50歲，所有病例均行MRI檢查。測(cè)量各期壞死及正常股骨頭軟骨的T2 map值的定量學(xué)數(shù)據(jù)。所有選取壞死及正常研究對(duì)象均排除骨質(zhì)疏松及其他影響觀察的基礎(chǔ)性疾病。結(jié)果隨著病情進(jìn)展，壞死股骨頭ARCO分期越高，軟骨T2 map值越高，軟骨的損害也就越明顯；經(jīng)LSD檢驗(yàn)分析提示壞死股骨頭ARCOIII期軟骨與正常股骨頭、ARCOI期、ARCOII期軟骨T2 map值之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P值小于0.05。結(jié)論正常股骨頭軟骨的T2 map的數(shù)值大約可界定為(49.39±8.158)之間，臨床上可將此區(qū)間值作為可能性參考標(biāo)準(zhǔn)；隨著股骨頭壞死病程的進(jìn)展，股骨頭軟骨損傷變性的程度有逐漸加重趨勢(shì)。

T2 map成像;股骨頭壞死;軟骨

股骨頭壞死是臨床常見(jiàn)病多發(fā)病，不同分期股骨頭壞死骨質(zhì)的病理變化程度是不同的，常規(guī)MRI能充分反應(yīng)這些骨質(zhì)變化，臨床已廣泛應(yīng)用。但骨質(zhì)變化程度與股骨頭軟骨變性程度是否有關(guān)聯(lián)，文獻(xiàn)鮮見(jiàn)報(bào)道。應(yīng)用磁共振T2 map技術(shù)能無(wú)創(chuàng)性評(píng)價(jià)軟骨成分的變化，從而早期評(píng)估軟骨變性。本研究運(yùn)用T2 map技術(shù)對(duì)骨性關(guān)節(jié)炎之前不同分期的股骨頭軟骨變化做了初步研究。

1 材料與方法

1.1 臨床資料搜集2013年5月～2015年5月在廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院確診的股骨頭壞死患者共60髖，其中ARCO分期I期、II期、III期分別各20髖，選取盆腔MR掃描股骨頭正常的患者20髖作為對(duì)照組。年齡22～51歲，所有病例均行X線、CT及MRI檢查。

成人非創(chuàng)傷性股骨頭壞死診斷標(biāo)準(zhǔn)參照Mont等[1]提出的診斷標(biāo)準(zhǔn)，分期標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)際骨循環(huán)研究會(huì)(Association Reasearch Circulation Osseous，ARCO)的分期標(biāo)準(zhǔn)[2]，選擇I-III期的患者；未行股骨頭有創(chuàng)性檢查及治療。

1.2 MRI檢查方法采用GE公司GE Signa HDxt 3.0TMRI磁共振掃描儀，患者取仰臥位，體部相控陣表面線圈，兩側(cè)髖關(guān)節(jié)同時(shí)掃描。掃描序列包括：軸位T2WI加脂肪抑制、矢狀位T1WI、冠狀位T2W、MERGE及T2 map序列。其中T2 map序列掃描參數(shù)為：TR2500 ms，TE7.5-59.7ms，層厚3mm，層間距0.6mm，F(xiàn)OV 192×128。

1.3 T2 map序列定量指標(biāo)測(cè)量分析所得到的T2 map圖像傳輸?shù)紾E adw 4.5后處理工作站，生成T2偽彩圖并與MERGE圖像相擬合。勾畫(huà)股骨頭軟骨感興趣區(qū)：原則上要盡可能減小魔角效應(yīng)且避開(kāi)股骨頭圓韌帶的干擾。根據(jù)文獻(xiàn)[3]制訂感興趣區(qū)測(cè)量方法：通過(guò)股骨頭中心持重線-30°到30°范圍之間的軟骨勾畫(huà)三處感興趣區(qū)，大小盡量包括相應(yīng)軟骨厚度，測(cè)量三組T2 map值，取平均值為該股骨頭軟骨T2 map的測(cè)量值，見(jiàn)圖1-4。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法均使用SPSS 17.0軟件包和Excel軟件完成。計(jì)算正常股骨頭及壞死股骨頭不同ARCO分期條件下軟骨的T2 map值的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差；采用方差分析，計(jì)算各期間的差異顯著性。各均數(shù)間兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 形態(tài)學(xué)表現(xiàn)從股骨頭軟骨T2 map偽彩圖看出，正常股骨頭色階分布均勻，呈淡綠色分布于股骨頭表面，色層稍厚，界限清晰，表面光整；ARCO I期壞死股骨頭軟骨顯示似乎未見(jiàn)明確異常色階分布，界限相對(duì)分布清晰，呈淡綠色分布于股骨頭表面，表面相對(duì)光整；ARCOII期壞死股骨頭軟骨色階欠均，色層變薄，界限欠清，表面亦欠光整；ARCO III期壞死股骨頭軟骨色階不均，色層明顯變薄，呈淡綠色分布于股骨頭表面，界限欠清，表面亦不光整，部分可見(jiàn)臺(tái)階征。

2.2 定量指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)結(jié)果從定量學(xué)指標(biāo)來(lái)看，隨著ARCO分期的逐漸加重，股骨頭關(guān)節(jié)軟骨的T2 map值有逐漸升高的趨勢(shì)。方差分析及LSD檢驗(yàn)兩兩比較發(fā)現(xiàn)，各期股骨頭軟骨T2 map值之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P ＜0.05；其中ARCO III期軟骨與正常股骨頭、ARCO I期、ARCO II期軟骨T2 map之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05；而正常股骨頭、ARCO I期、ARCO II期間兩兩比較，則差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)圖5，見(jiàn)表1，2。

表1 ANOVA方差分析

表2 LSD檢驗(yàn)法多重比較

3 討 論

軟骨損傷是臨床上常見(jiàn)的一種微觀損傷，軟骨退變與損傷時(shí)發(fā)生膠原纖維結(jié)構(gòu)破壞，蛋白丟失及軟骨內(nèi)自由水含量增加；早期退變主要表現(xiàn)是基質(zhì)的松軟和蛋白多糖的大量丟失；晚期退變主要是軟骨形態(tài)的異常，表現(xiàn)為軟骨水腫、裂隙變、彌散性變薄和裸露[3-4]。

T2圖反映了T2值的空間分布特征，這種特征主要是通過(guò)生物組織的橫向磁化衰減來(lái)反映組織結(jié)構(gòu)的。用相同的TR和多次不同的TE采集得到多幅原始圖像，通過(guò)工作站后處理功能形成有不同色彩組成的偽彩圖，并測(cè)量多個(gè)不同感興趣區(qū)定量學(xué)指標(biāo)，得到組織的平均T2 map值，通過(guò)這種方式來(lái)量化分析不同的組織結(jié)構(gòu)[5,6]。在軟骨組織中，水分子的分布平行于膠原纖維的排列方向，由于組成軟骨不同層次的膠原纖維的含量和排列方向不同，因此水分子的總體分布也不盡相同，這種水分子分布的各向異性導(dǎo)致磁化矢量夾角的產(chǎn)生，這就是軟骨磁共振圖像的魔角效應(yīng)，它是制約關(guān)節(jié)軟骨T2 map值的重要因素[7,8]。所以通過(guò)股骨頭正中持重線內(nèi)外側(cè)30°角之內(nèi)的范圍測(cè)量軟骨T2 map值能最大限度的減低魔角效應(yīng)的影響。關(guān)節(jié)軟骨的T2 map值主要與軟骨內(nèi)膠原纖維的排列方向和含量有關(guān)，軟骨T2 map值的改變可以定量反映其內(nèi)部組成成分的變化[9,10]。T2值對(duì)軟骨膠原基質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變極為敏感，成為研究軟骨生化結(jié)構(gòu)的重要影像學(xué)指標(biāo)。

通過(guò)T2map偽彩圖我們可以直觀的看到不同時(shí)期關(guān)節(jié)軟骨生化結(jié)構(gòu)的變化，總體上隨著ARCO分期的進(jìn)展，關(guān)節(jié)軟骨的變性是逐漸加重的。在正常到ARCOI期，再到ARCOII期，股骨頭軟骨的變性?xún)H僅表現(xiàn)為逐漸輕度進(jìn)展，差異并不顯著，而進(jìn)展到ARCO III期時(shí)，股骨頭軟骨T2 map值升高是最為顯著的。以上結(jié)果我們可以看出，在股骨頭還沒(méi)有進(jìn)展到ARCO III期之前，即在股骨頭壞死早期關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)和功能結(jié)構(gòu)變化并不明顯，非常接近正常股骨頭的關(guān)節(jié)軟骨，這個(gè)時(shí)期如能及時(shí)保護(hù)好關(guān)節(jié)軟骨，對(duì)股骨頭壞死盡早做出積極治療，避免或延緩關(guān)節(jié)面塌陷進(jìn)入ARCO III期，對(duì)股骨頭壞死預(yù)后是非常有意義的。但當(dāng)病變一旦進(jìn)入ARCO III期，即股骨頭關(guān)節(jié)面出現(xiàn)塌陷，則關(guān)節(jié)軟骨損傷變性就會(huì)加速進(jìn)展，最終軟骨斷裂塌陷，進(jìn)入骨性關(guān)節(jié)炎期，最后不得不換髖治療。

股骨頭軟骨與軟骨下骨結(jié)構(gòu)上緊密相連，在功能及代謝上相互協(xié)調(diào)和影響，可以做為一個(gè)功能單元進(jìn)行研究。軟骨下小梁骨的壞死，一方面改變了關(guān)節(jié)軟骨的機(jī)械傳導(dǎo)與力學(xué)分布，使相鄰的軟骨下皮質(zhì)骨與軟骨容易遭受到生物力學(xué)損傷；另一方面也破壞了軟骨下區(qū)的微循環(huán)，影響了軟骨營(yíng)養(yǎng)的獲得及代謝產(chǎn)物的排出，使相鄰的軟骨下皮質(zhì)骨與軟骨易于遭受代謝性損傷[11]。股骨頭壞死的軟骨及軟骨下骨相互影響的病理機(jī)制非常復(fù)雜，主要依靠影像學(xué)檢查難以全面概括。研究表明，股骨頭壞死后關(guān)節(jié)軟骨所處的狀態(tài)，是股骨頭壞死治療方法選擇必須要重視的因素，尤其是在股骨頭塌陷之前或輕微塌陷時(shí)關(guān)節(jié)軟骨的狀態(tài)，是選擇保髖治療方法的重要依據(jù)。目前臨床大多運(yùn)用影像學(xué)手段進(jìn)行股骨頭壞死的早期診斷和治療后評(píng)估，較少關(guān)注關(guān)節(jié)軟骨的變化。隨著磁共振軟骨定量及軟件技術(shù)的發(fā)展，它在股骨頭壞死后關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)及定量學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)中具有很多方面的潛力，值得進(jìn)一步深入研究。

[1]Brittberg M,Winalski C S. Evaluation of cartilage injuries and repair[J]. J Bone Joint Surg Am,2003,85-A Suppl 2:58-69.

[2]Ghaleb RM,Omar GM,Ibrahim MA.Avascular necrosis of bone in systemic lupus erythematosus[J].The Egyptian Rheumatologist,2011,33(1):27-33.

[3]冷曉明,姜?jiǎng)倥?黃勇,等.MRI測(cè)量股骨頭壞死塌陷前期髖關(guān)節(jié)軟骨的厚度及表觀彌散系數(shù)分析[J].中國(guó)CT 和MRI雜志,2015(7)101-103.

[4]Mont M，Hungerford D.Nontraumatic avascular necrosis of the femoral head[J].J Bone Joint Surg Am,1995,3:459-474.

[5]王鶴翔,郝大鵬,徐文堅(jiān),等.3.0T MRI T2-mapping對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨退變的評(píng)估價(jià)值[J].磁共振成像, 2012,3(4):245-249.

[6]任阿紅,鄭卓肇.髕軟骨T2-mapping成像:MRI正常與退變軟骨的差異[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2011(10):2113-2117.

[7]Cotofana Se,Eckstein Fe,Wirth Wo.In vivo measures of cartilage deformation: patterns in healthy and osteoarthritic female knees using 3T MR imaging[J]. European Radiology, 2011,32（5）:151-158.

[8]C.Rehnitz,J.Kupfer,N.A. Streich,I.Osteoarthritis and Cartilage.2014,12（3）:1151-1158.

[9]Binks D A,Hodgson R J,Ries M E.Quantitative parametric MRI of articular cartilage: a review of progress and open challenges[J].British Journal of Radiology,2013,13(3):217-233.

[10]Kijowski R,Blankenbaker DG,Munoz Del Rio A,et al.Evaluation of the articular cartilage of the knee joint:value of adding a T2mapping sequence to a routine MR imaging protocol[J]. Radiology, 2013,53(6):22-25.

[11]Shiraj S,Kim HK,Anton C,et al.Spatial variation of T2relaxation times of patellar cartilage and physeal patency:an in vivo study in children and young adults[J].American Journal of Roentgenology,2014,22(3):56-59.

(本文編輯: 黎永濱)

Quantitative T2 Map of Cartilage in Different ARCO Stage of Femoral Head Necrosis*

LENG Xiao-ming, JIANG Sheng-pan, XU Ling, et al., Jinan University, Guangzhou 510632, Guangdong Province, China

ObjectiveTo investigate the values of quantitative parameters of T2 map of cartilage in different ARCO stage of the femoral head necrosis.MethodsDifferent Arco stage avascular necrosis of the femoral head (ARCO I, ARCOII, ARCOIII period) and normal femoral head with 20 cases in each were enrolled in this study from age 20 to50, all case of illness all MRI check. Data quantitative calculation of each period of femoral head necrosis and normal cartilage of femoral head T2 map value. All the selected necrosis and normal subjects were excluded on the basis of observation of disease osteoporosis and other effects.ResultsAlong with the progress of the disease, avascular necrosis of the femoral head ARCO stage is high, the more serious illness, cartilage T2 map value higher, cartilage damage and also more obvious.The LSD test analysis showed that between avascular necrosis of the femoral head ARCOIII period cartilage and normal femoral head, ARCOI, ARCOII period cartilage T2 map values had significant difference, P values less than 0.05.ConclusionNormal T2 map values of the cartilage of the femoral head can be defined as about (49.39±8.158), the clinical possibility can be the interval value as the reference standard, as with the progress of the ARCO I-III, the extent of the femoral head cartilage damage degeneration has a gradually increasing trend.

T2 Map Imaging; Necrosis of the Femoral Head; Cartilage

R816.8

A

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目，編號(hào)2014A020212594

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.08.036

冷曉明

2016-06-23