劉偉平，張慈慈，段麗霞，劉斯?jié)? 魏東凌

(1.東莞市大朗醫(yī)院放射科，廣東 東莞 523770；2.廣州市紅十字會醫(yī)院，暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬廣州紅十字會醫(yī)院放射科，廣東 廣州 510220；3.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心，廣東 廣州 510630；4.廣東省二沙體育訓(xùn)練中心體育醫(yī)院運(yùn)動醫(yī)學(xué)科，廣東 廣州 510105)

青少年階段是骨的生長發(fā)育階段，骨骼形狀和大小變化迅速，骨量累積不足，機(jī)械性能相對較弱，過度運(yùn)動負(fù)荷易造成骨結(jié)構(gòu)和功能改變。骺板又稱生長板，屬于透明軟骨組織，具有生長功能，其強(qiáng)度較韌帶、肌腱弱2～5倍，在外力作用下更易受到損傷[1]。跳水運(yùn)動中，上肢比脊柱承受的力學(xué)負(fù)荷更重。研究[2]表明，腕關(guān)節(jié)最常發(fā)生疼痛和損傷(如應(yīng)力性骨折、慢性骺板損傷等)，其中骺板損傷為青少年所特有，可能影響長骨生長和運(yùn)動員日常訓(xùn)練，甚至造成嚴(yán)重身體畸形及運(yùn)動生涯終止。早期發(fā)現(xiàn)及防治骺板損傷對于確保運(yùn)動員骨正常生長發(fā)育和日常訓(xùn)練有重要意義。常規(guī)MR技術(shù)可診斷骺板損傷，而功能T1ρ成像技術(shù)能反映軟骨細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)水分子和周圍大分子間的相互作用，定量監(jiān)測軟骨細(xì)胞蛋白多糖的變化。本研究采用T1ρ技術(shù)診斷青少年跳水運(yùn)動員橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷，探討其應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年5—12月廣東省隊專業(yè)跳水運(yùn)動員38例(運(yùn)動員組)，男16例，女22例，年齡10～17歲，平均(12.6±2.0)歲，體質(zhì)量指數(shù)16.15～23.42 kg/m2，平均(19.70±2.43)kg/m2，專業(yè)訓(xùn)練時間3～10年,平均(5.45±2.19)年，每天訓(xùn)練8 h；均有不同程度單側(cè)或雙側(cè)腕部疼痛、橈骨近1/3處壓痛，背伸阻抗運(yùn)動時疼痛加重。另募集同期健康志愿者25名(對照組)，男11名，女14名，年齡10～17歲，平均(12.6±2.1)歲，體質(zhì)量指數(shù)16.43～23.73 kg/m2，平均(18.62±1.83)kg/m2；運(yùn)動量每天少于30 min，無腕關(guān)節(jié)損傷、疼痛或不適。2組年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。本研究通過本院倫理委員會批準(zhǔn)，受試者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa 1.5T HD MR儀及Sun Advantage Workstation 4.5圖像后處理工作站，場強(qiáng)23 Mt/m，梯度切換率120 T/m/s，接收線圈為原裝腕關(guān)節(jié)線圈。囑受試者俯臥，頭先進(jìn)，前臂伸直，掌心向下，腕關(guān)節(jié)置于線圈中央，周圍填塞海綿墊

固定手腕，依次掃描右手及左手。掃描序列：冠狀位、矢狀位T1W,TR 280 ms，TE 13.9 ms，F(xiàn)OV 14 cm，矩陣320×224，層厚2.0 mm,層間距0.5mm，回波鏈長度8，NEX 2，帶寬16.67;冠狀位FS T2WI，TR 2 640 ms，TE 71.3 ms，F(xiàn)OV 14 cm，矩陣320×256，層厚2.0 mm,層間距0.5 mm，NEX 2，帶寬31.25;冠狀位3D FS SPGR,TR 21.2 ms，TE 4.0 ms，F(xiàn)OV 14 cm，矩陣256×192，層厚1.0 cm，翻轉(zhuǎn)角15°，回波鏈長度8，NEX 1，帶寬11.36;冠狀位、矢狀位T1ρ,TR 0、10、40、80 ms，TE 8 ms，F(xiàn)OV 14 cm，矩陣256×128，層厚3.0 mm，NEX 1，帶寬41.67，自旋鎖定頻率500.00 Hz，自旋鎖定長度(1～4)為0、10、40、80 ms，恢復(fù)時間1 200 ms。

1.3 圖像分析 由2名放射科主任醫(yī)師以雙盲閱片，意見不一時商討決定。正常骺板為位于骨骺、干骺端之間的透明軟骨組織，厚薄均勻，邊緣清楚，T1WI呈中等信號，F(xiàn)S T2WI、3D FS SPGR呈高信號，稍低于關(guān)節(jié)液信號，高于關(guān)節(jié)軟骨。骺板損傷表現(xiàn)為骺板不規(guī)則增寬，邊緣毛糙，累及干骺端，干骺端亦不規(guī)則，排列不齊，可成鋸齒狀改變，T1WI呈稍低信號，F(xiàn)S T2WI、3D FS SPGR呈高信號，伴或不伴干骺端、骨骺骨髓水腫。根據(jù)有無骺板損傷將運(yùn)動員組分為骺板損傷亞組及無骺板損傷亞組。

1.4 骺板分區(qū)和數(shù)據(jù)測量 根據(jù)跳水運(yùn)動員訓(xùn)練時腕關(guān)節(jié)力學(xué)負(fù)荷對橈骨遠(yuǎn)端骺板進(jìn)行分區(qū)并放置ROI，分別為舟骨相對面區(qū)、月骨相對面區(qū)及外側(cè)區(qū)。

測量橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值：將冠狀位和矢狀位T1ρ序列原始圖像傳至Sun Advantage Workstation 4.5圖像后處理工作站，利用functool后處理軟件獲得T1ρ偽彩圖。冠狀位圖像上將骺板分為舟骨相對面區(qū)、月骨相對面區(qū)、外側(cè)面區(qū)3個部分，在矢狀位上選取相應(yīng)部分連續(xù)2個層面分別測量骺板掌側(cè)、中心和背側(cè)T1ρ值，取這6個點(diǎn)的平均值作為每個ROI的T1ρ值，ROI面積為1～3 mm2，測量時避開骨骺、干骺端及骨皮質(zhì)以減少對T1ρ值的影響。由同一名醫(yī)師在1個月后進(jìn)行第2次測量。

表1 同一醫(yī)師2次測量T1ρ值的一致性

圖1 患兒女，13歲，運(yùn)動時間5年，右側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷 A.矢狀位T1WI示右側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板不規(guī)則增寬，干骺端受累； B.T1ρ原始圖像示骺板呈不規(guī)則高信號； C.擬合后T1ρ偽彩圖 圖2 患兒女，13歲，運(yùn)動時間5年，左側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板未見異常 A.冠狀位T1WI示左側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板呈等信號，與骨骺及干骺端分界清楚； B.冠狀位T1ρ原始圖像示骺板呈高信號； C.擬合后T1ρ偽彩圖 圖3 健康志愿者男，15歲，右側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板未見異常 A.冠狀位T1WI示橈骨遠(yuǎn)端骺板呈等信號，與骨骺及干骺端分界清楚； B.T1ρ原始圖像示橈骨遠(yuǎn)端骺板呈中高信號； C.擬合后T1ρ偽彩圖

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，2組間比較采用 獨(dú)立樣本t檢驗。2組間計數(shù)資料比較采用χ2檢驗；骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組和對照組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用Bonferroni檢驗；以隨機(jī)區(qū)組設(shè)計資料的方差分析比較同組內(nèi)不同ROI的T1ρ值差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient, ICC)對同一醫(yī)師2次測量的T1ρ值進(jìn)行一致性檢驗，ICC值<0.10為無一致性，ICC值0.10～0.40為一致性較低，ICC值>0.4～0.60為一致性一般，ICC值>0.60～0.80為一致性中等；ICC>0.8為一致性非常好。

2 結(jié)果

運(yùn)動員組共29側(cè)出現(xiàn)橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷(骺板損傷亞組，圖1)，47側(cè)橈骨遠(yuǎn)端骺板未見異常改變(無骺板損傷亞組，圖2)。對照組共50側(cè)腕關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)橈骨遠(yuǎn)端骺板在常規(guī)MRI未見異常(圖3)。同一醫(yī)師2次測量T1ρ值的一致性非常好(表1)，故選取第1次測量數(shù)據(jù)作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組和對照組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=12.125，P<0.001)；兩兩比較骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值均較對照組低(P均<0.001)，但骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.881)。3組橈骨遠(yuǎn)端骺板不同ROI T1ρ值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05，表2)。

3 討論

慢性骺板損傷也稱壓力性骺板損傷，為長期應(yīng)力擠壓導(dǎo)致骺板發(fā)生不同程度缺血性改變，很少伴有干骺端及骨骺骨髓水腫，在體操運(yùn)動員中多見，且10～14歲運(yùn)動員更易發(fā)生[3-5]。跳水運(yùn)動員橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷主要由腕關(guān)節(jié)背伸壓水的沖擊力所致，相關(guān)影像學(xué)改變研究較少，且多為個案報道。

本研究對38例青少年跳水運(yùn)動員及25名志愿者進(jìn)行雙側(cè)腕關(guān)節(jié)MR檢查，通過T1ρ定量成像技術(shù)探測骺板軟骨中蛋白多糖的變化，以期發(fā)現(xiàn)橈骨遠(yuǎn)端骺板組織超微結(jié)構(gòu)和生化成分的細(xì)微差異。定量T1ρ成像技術(shù)已廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)[6-8]。

表2 橈骨遠(yuǎn)端骺板不同ROI的T1ρ值比較(±s)

表2 橈骨遠(yuǎn)端骺板不同ROI的T1ρ值比較(±s)

組別骺板月骨相對面區(qū)骺板舟骨相對面區(qū)骺板外側(cè)區(qū)F值P值骺板損傷亞組(n=29)57.30±8.0156.07±8.6555.56±7.120.3290.721無骺板損傷亞組(n=47)58.60±4.8557.91±4.5757.03±5.071.2570.288對照組(n=50)64.34±5.0666.64±5.8063.49±3.352.2700.113

T1ρ值也稱為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的自旋-晶格弛豫時間，即組織中活動受限的水分子與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix， ECM)中的大分子結(jié)合后緩慢運(yùn)動，兩者之間存在氫質(zhì)子和能量的相互交換作用，由此引發(fā)的縱向弛豫即為T1ρ[9]，可用來監(jiān)測軟骨細(xì)胞蛋白多糖改變[10]，Cobb等[11]首次將其用于觀察活體股骨骺板軟骨。本研究以T1ρ成像技術(shù)觀察橈骨遠(yuǎn)端骺板，發(fā)現(xiàn)骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值較對照組減低(P<0.001)，提示T1ρ值降低可能與橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷后結(jié)構(gòu)功能改變有關(guān)。橈腕關(guān)節(jié)背伸時，應(yīng)力主要是通過頭骨、經(jīng)舟骨、月骨傳導(dǎo)到達(dá)橈骨關(guān)節(jié)面，故本研究將橈骨遠(yuǎn)端骺板分3個ROI。跳水運(yùn)動員橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷一方面來自運(yùn)動負(fù)荷對軟骨細(xì)胞產(chǎn)生的機(jī)械性損傷，日常訓(xùn)練中壓水花是訓(xùn)練次數(shù)最多、負(fù)荷量最大、最易受損的項目，入水瞬間作用于骺板的應(yīng)力負(fù)荷在極短時間內(nèi)達(dá)到高峰，而軟骨細(xì)胞的剛度主要源于細(xì)胞基質(zhì)液壓，液壓在極短時間內(nèi)承受的壓力迅速增高，ECM中膠原結(jié)構(gòu)承受了迅速增加的膨脹性張力，導(dǎo)致膠原纖維結(jié)構(gòu)破壞，ECM成分流失[12]；另一方面骺板軟骨細(xì)胞增殖和凋亡能力受到影響，軟骨細(xì)胞的代謝功能發(fā)生改變，其DNA、膠原纖維和蛋白多糖合成量發(fā)生顯著改變[13]。上述改變影響T1ρ值，故T1ρ值能反映橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷后改變。

本研究無骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值較對照組減低(P<0.001)，骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值同時降低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示無骺板損傷亞組雖常規(guī)序列未顯示橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷，但在細(xì)胞分子水平上已發(fā)生改變，同時也提示定量T1ρ序列可能先于常規(guī)MR序列發(fā)現(xiàn)橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷的細(xì)微改變，量化反映骺板損傷后細(xì)胞及分子水平的改變。

本研究對照組不同負(fù)重區(qū)的T1ρ值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，與Cobb等[11]的結(jié)果一致，后者觀察青少年股骨遠(yuǎn)端骺板T1ρ值，發(fā)現(xiàn)骺板軟骨負(fù)重區(qū)與非負(fù)重區(qū)T1ρ值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，骺板軟骨T1ρ值高于關(guān)節(jié)軟骨。Jaramillo等[14]發(fā)現(xiàn)豬骺板軟骨負(fù)重區(qū)和非負(fù)重區(qū)的T2值存在差異，而負(fù)重區(qū)骺板軟骨中水分子減少，故推測水分子和黏多糖改變使得T1ρ值在負(fù)重區(qū)和非負(fù)重區(qū)存在差異。本研究結(jié)果顯示骺板損傷亞組、無骺板損傷亞組橈骨遠(yuǎn)端骺板的不同ROI區(qū)T1ρ值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，可能原因在于骺板組織結(jié)構(gòu)具有雙向特性，其兩側(cè)是骨組織，自身是軟骨組織，具有橡膠樣緩沖作用，在外力作用下起傳遞和分散作用[15]。跳水運(yùn)動員在腕關(guān)節(jié)背伸入水時，手掌面受到水面沖擊，通過舟骨傳至橈骨關(guān)節(jié)面，經(jīng)過骨骺傳導(dǎo)至橈骨遠(yuǎn)端骺板，橈骨遠(yuǎn)端骺板將其外力均勻分散至各個點(diǎn)，各個區(qū)域均衡受力，導(dǎo)致在外力作用下橈骨遠(yuǎn)端骺板損傷程度大致相同，故T1ρ值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

綜上所述，T1ρ值可敏感反映運(yùn)動員橈骨遠(yuǎn)端骺板軟骨損傷內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)和細(xì)胞分子水平改變，對量化評估骺板軟骨損傷有重要意義。