馮曉儀 綜述 李康倩，李樹強，楊侃榮，趙繼泉，審校

1.廣東醫(yī)科大學，廣東 湛江 524000；2.佛山市第二人民醫(yī)院影像中心，廣東 佛山 528000

膝關節(jié)半月板對減震、關節(jié)穩(wěn)定和關節(jié)潤滑具有重要作用。隨著體育運動事業(yè)的發(fā)展及老年化人口的增多，創(chuàng)傷性半月板損傷或退變成為臨床常見的骨關節(jié)疾病，其造成的后果可能會加速膝關節(jié)軟骨病變。膝關節(jié)中任何單個結構的損傷都會影響關節(jié)的整體功能，并繼發(fā)生物力學的改變，最終進展為膝骨性關節(jié)炎[1]，導致膝關節(jié)疼痛和功能障礙，給患者身心健康帶來負面影響[2]。由于半月板大部分區(qū)域無血管結構，只有10%～30%的內側半月板和10%～25%的外側半月板接受直接供血[3-4]，因此，半月板病損后自身修復能力有限，在疾病發(fā)展的最終階段將導致不可逆損傷，嚴重者只能行膝關節(jié)置換術來改善生活質量。因此，對半月板的病變早期準確診斷并進行積極的干預治療具有重要臨床價值。

磁共振成像具有較高的軟組織分辨率，是目前檢查半月板最佳的影像學成像工具，能反映已發(fā)生形態(tài)結構改變的半月板病變，對診斷半月板撕裂的敏感性和特異性較高，但是對于診斷半月板早期病損及半月板術后修復愈合狀態(tài)的準確率較低[5]。相比之下，T2 mapping技術是一項磁共振生理成像技術，通過測量T2弛豫時間從分子水平無創(chuàng)性檢測半月板中膠原蛋白的水含量，組成和膠原纖維各向異性變化來評估半月板的生理及病理狀態(tài)，對半月板早期病損及修復愈合狀態(tài)的定量分析有很好的參考價值。

1 T2 mapping技術的概述

T2 mapping技術常用的掃描序列包括spin echo(SE)，multi-echo SE，fast spin echo(FSE)，and T2-prepared 3D spoiled gradient recalled(SPGR)。PAI等[6]研究發(fā)現(xiàn)SE及FSE序列對于圖像信噪比、清晰度等相對理想，大部分廠家使用FSE序列獲得T2 mapping圖像。該技術的基本原理是利用多回波自旋回波序列，采取同一TR時間和多個不同的TE時間進行掃描，獲得原始T2WI圖像，根據(jù)公式SIij(t)=SI0ije(-t/T2ij)[7-8]計算得出T2 mapping圖，圖像經(jīng)過偽彩編碼技術自動生成T2 mapping偽彩圖，后選擇感興趣區(qū)域(ROI)即可測量組織的T2值，對獲得的T2值進行分析來判斷組織是否存在病變。

T2 mapping定量技術近五年已成為國內外學者研究的熱點。該技術可以用于全身的各個系統(tǒng)、部位的成像。目前其廣泛應用于骨關節(jié)系統(tǒng)方面，特別是應用于膝關節(jié)軟骨及半月板方面，研究學者認為通過測定T2值可以間接評估半月板組織各向異性、膠原纖維濃度和蛋白多糖基質中的水分含量，能夠在半月板形態(tài)學改變前發(fā)現(xiàn)其生化成分的變化，從而為診斷半月板早期損傷及追蹤術后病情愈合狀況等方面提供重要依據(jù)并指導臨床治療，以防止發(fā)生不可逆性改變[9-11]。

2 半月板與T2 mapping的相關性

2.1半月板的解剖和功能 半月板是由兩個新月形纖維軟骨組成的結構，覆蓋在脛骨內側和外側，前后端分別附著在脛骨平臺中間部非關節(jié)面的部位。外側半月板近似“C”形，占脛骨平臺外側的75%～93%；內側半月板呈“O”形，覆蓋脛骨平臺內側的51%～74%[4]。在橫斷面上，正常半月板呈楔形，外周厚中間薄，平面朝向脛骨，凹面朝向股骨。半月板的周緣底部附著在關節(jié)囊上，環(huán)向半月板基質纖維形成韌帶，將半月板的前角和后角連接到脛骨髁間棘前方和后方[12]。內側半月板牢固附著于內側副韌帶上，活動度較小，因此外傷時容易損傷，但外側半月板沒有固定在韌帶上，只有周邊附著到關節(jié)囊上，因此相對內側半月板活動度較好。毛細血管滲透到半月板的外圍邊界，可達其寬度的30%。半月板前后角是神經(jīng)分布最多的區(qū)域，大多數(shù)神經(jīng)纖維都沿著血管的路徑分布。半月板內側的三分之二沒有神經(jīng)或血管，損傷后難以修復自愈。半月板是由膠原纖維、蛋白多糖和水組成的大分子框架，其中98%為Ⅰ型膠原纖維，蛋白多糖含量較少，僅占1%。健康半月板內大多數(shù)膠原纖維編織緊密，呈環(huán)狀排列，但放射狀、穿孔狀和淺層膠原纖維的取向較不規(guī)則。膠原基質中含有大量親水性蛋白多糖分子，其重要的作用是抵抗拉伸力、壓縮力和剪切應力。當膝關節(jié)負荷時，半月板受到壓縮，此時，健康的膠原基質可抵抗壓力強度防止半月板受擠壓，避免造成半月板損傷。因此，半月板的主要功能是向關節(jié)軟骨及關節(jié)面下大面積傳遞載荷，分散壓力，在動態(tài)運動時減震，穩(wěn)定關節(jié)[13]。

2.2 半月板結構與T2值的關系 健康半月板基質中膠原纖維結構完整，排列緊密有序，水分子很大程度上被排列有序的膠原纖維基質束縛在適當?shù)奈恢茫瑢е沦|子快速去相位，T2弛豫時間相對低[14]。相關研究表明，正常成人半月板T2值存在區(qū)域性差異，半月板T2值淺層高于深層，外周高于內側[15]，造成此原因可能是半月板淺層所受的壓力大于深層，導致具有抗壓作用的蛋白多糖組成的不同而引起的。TSAI等[16]認為外周T2值最高，反映其內血管豐富、內側弛豫時間短，可能與環(huán)狀纖維含量豐富有關?？傮w來說，T2弛豫時間取決于半月板組織各向異性、膠原纖維濃度和蛋白多糖基質中的水分含量[17]。當膠原纖維結構雜亂無章，水分子運動不受約束，游離水含量增多，T2值升高[18]。水分含量是蛋白多糖基質膨脹壓力和膠原纖維蛋白網(wǎng)絡的約束張力之間的平衡結果，是反映早期半月板損傷的良好生物標志物。T2 mapping技術可通過測定半月板的T2弛豫時間來評估水分含量，從而反映膠原纖維的取向及結構的完整性。

3 T2 mapping技術在半月板中的臨床應用

3.1 診斷早期半月板損傷 膝關節(jié)是人體最復雜，負重最多的關節(jié)。半月板損傷在臨床中常見，其重要的原因包括隨年齡增長所致的半月板慢性退變，或與體育運動和事故相關的半月板急性損傷。常規(guī)磁共振檢查對半月板損傷的分級標準采用國際公認Stoller[19]分級法：0級，為正常的半月板，呈均勻低信號，半月板形態(tài)規(guī)則；Ⅰ級，半月板內見圓點狀、斑點狀高信號影，但不與關節(jié)面相連；Ⅱ級，半月板內有線狀高信號影，延伸至半月板的關節(jié)囊緣，但未累及到半月板關節(jié)面邊緣；Ⅲ級，半月板內高信號影延伸至關節(jié)面。雖然磁共振能直觀觀察半月板的形態(tài)及信號的改變，對膝關節(jié)損傷評估具有很大的優(yōu)勢，但是目前也有大量的研究證實半月板出現(xiàn)Ⅱ級信號不一定代表撕裂，出現(xiàn)Ⅲ級信號也不一定代表撕裂，其對診斷半月板撕裂亦存在漏診及誤診的可能[20]，誤診常見的原因包括半月板纖毛化、韌帶干擾(膝橫韌帶、后交叉韌帶前方的Humphry韌帶和后方Wrisberg韌帶)、部分容積效應等；漏診常常是由于半月板前角假性肥大或一些特殊類型的撕裂[21]。因此，利用一種相對更精確的手段量化評估半月板的損傷程度，對明確臨床治療方案具有重要的指導意義。T2 mapping成像能夠通過測定T2值評估半月板損傷程度。SUBBURAJ等[22]研究通過測定健康人跑步30 min后膝關節(jié)半月板T2值短期內的變化，證實了跑步后半月板區(qū)域T2弛豫時間縮短，以股骨髁部中心承重區(qū)的變化明顯。這表明運動會擾亂半月板膠原基質的結構(膠原纖維的變形和取向變化)和組成(基質內的水分子的釋放)，導致T2值降低，提示T2值可反映半月板基質結構組成受載荷的影響，對指導生活中運動方式有一定意義，防止運動過度造成半月板的損傷。STEHLING等[23]對馬拉松運動員運動前后半月板的T2弛豫時間作對比，結果顯示馬拉松運動員在長達數(shù)小時運動后，半月板形態(tài)無發(fā)生明顯的改變，但是T2值顯著升高，這表明長跑運動后的半月板在形態(tài)學改變之前已有生化成分的變化，提示潛在的組織損傷，因此，T2值被認為評估早期半月板損傷基質生化改變的重要參考指標。符大勇等[24]研究結果表明T2 mapping通過測定T2值，發(fā)現(xiàn)有臨床癥狀患者半月板的T2值高于正常半月板，說明患者半月板損傷后T2值會升高。分析數(shù)據(jù)結果證實T2 mapping較常規(guī)序列對診斷半月板變性與撕裂具有較高的特異性及敏感度，特別是半月板撕裂的患者，由于關節(jié)液進入裂隙導致T2值明顯升高。然而，T2值受眾多因素的影響如年齡、性別、體質量等[25]，因此T2 mapping技術成像對于診斷半月板正常與變性、變性與撕裂是否有一個明確的最佳閾值，至今依然是眾多學者研究的內容，期待早日會有所突破。

3.2 評估半月板術后修復愈合狀態(tài) 磁共振檢查被認為是無創(chuàng)性診斷半月板撕裂的理想檢查手段，具有較高的敏感性及特異性，但是對于半月板修復術后再撕裂及瘢痕增生的評估存在爭議性。ΜIAO等[26]對半月板撕裂術后二次關節(jié)鏡檢查證實完全愈合的38個半月板進行了磁共振檢查評估，發(fā)現(xiàn)63%的半月板均出現(xiàn)了類似于半月板損傷或撕裂的T2高信號。這種信號改變在半月板修復后可持續(xù)多年存在[27-28]。STEENBRUGGE等[29]解釋了半月板修復術后磁共振表現(xiàn)為持續(xù)高信號主要是由于手術區(qū)局部水腫，纖維疤痕組織增生所致。這一發(fā)現(xiàn)使得常規(guī)磁共振難以對半月板手術后愈合情況作出準確評估，給臨床診斷工作帶來困擾。近年來，關于T2 mapping技術的相關研究已經(jīng)開始應用于評估半月板術后的愈合情況。T2 mapping偽彩圖可從視覺上評估半月板原發(fā)性損傷T2高信號線與偽彩圖上半月板異常彩色線(也叫彩色半月板撕裂線)的差異。YAΜASAKI等[11]研究通過對半月板撕裂患者手術前后進行常規(guī)磁共振、T2 mapping掃描，比較T2 mapping彩色半月板撕裂線與常規(guī)磁共振上顯示原發(fā)性撕裂的高信號線的位置長度的差異性；并對比手術前后彩色半月板撕裂線T2值的變化。結果發(fā)現(xiàn)T2 mapping顯示半月板修復區(qū)的彩色半月板撕裂線可以區(qū)分愈合和未完全/未愈合的半月板；同時也證實了半月板術后愈合的彩色半月板撕裂線處的T2值較未完全愈合的明顯縮短，尤其是減少了22.3 ms，該值是提示半月板愈合的分界值。與常規(guī)磁共振相比，T2 mapping可以從視覺上評估及數(shù)值上定量分析半月板術后修復愈合的情況，具有較高的敏感性和特異性。因為目前國內外學者對這一方面的研究尚未深入，國內相關報道甚少，所以對這一方面探討仍需要廣大研究者深入探討應用，冀望早日成為評估半月板術后愈合情況的理想檢查手段。

3.3 預測骨性關節(jié)炎發(fā)生風險 骨性關節(jié)炎(OA)是一種異質性和多因素的疾病，主要特征是透明關節(jié)軟骨的進行性丟失，最常受影響的是膝關節(jié)[30]。OA發(fā)病機制與關節(jié)軟骨的生物力學及生化成分變化有關。其發(fā)生和發(fā)展不僅與關節(jié)軟骨等單一組織的疾病有關，還與關節(jié)的其他組織(包括軟骨下骨、滑膜、關節(jié)囊和半月板)的疾病有關。幾十年來，半月板在OA發(fā)展中的作用一直受到學者的廣泛關注，因為它的結構類似于透明軟骨。相關研究證實半月板損傷不僅是OA的放射學征象——高達91%的有癥狀的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎(KOA)患者同時存在半月板撕裂[31]，半月板撕裂是KOA發(fā)生和發(fā)展的最大危險因素之一[32-34]。OA早期改變包括軟骨及半月板內蛋白聚糖的丟失，膠原網(wǎng)絡結構的受損以及水含量的增加，因此，客觀評估半月板組織的質量和成分是至關重要的，特別是在有發(fā)生OA風險的患者中。T2 mapping技術是對KOA半月板早期病變研究中最常用的定量磁共振技術?；谏M織成分的特性，在半月板形態(tài)改變之前，T2 mapping技術可以通過測定T2值定量分析揭示細胞外基質的組成及生化成分的變化。T2值增加表明半月板膠原纖維網(wǎng)絡結構受損和基質中水分含量減少，提示組織的退變[35]。該技術通過對早期半月板損傷的及時診斷，有利于臨床早期的干預治療，避免疾病晚期不可逆性損傷。曹明明等[36]學者通過利用定量T2 mapping技術評價半月板退變與KOA之間的關系，結果表明T2值評價半月板退變與OA之間呈正相關。BAUΜ等[37]研究表明有膝關節(jié)疼痛癥狀、OA危險因素(如超重/肥胖)的受試者半月板T2值明顯高于正常志愿者。VAN TIEL等[38]通過體外實驗，證明了KOA患者半月板T2值與組織學退變程度有很強的相關性。以上研究表明，T2值可能是早期半月板損傷一個可靠的生物標志物，T2mapping可作為KOA早期診斷和監(jiān)測療效的有效的無創(chuàng)性成像工具。

4 結語

T2 mapping技術成像是目前應用較廣泛的磁共振定量成像技術，在半月板方面應用也相對較多。其作為一種分子成像技術，能夠在形態(tài)學未改變之前發(fā)現(xiàn)組織生化成分的變化、非侵入性定量評估半月板早期病變及術后愈合情況。此外，由于該技術對場強要求相對較低，且不需要使用外源性造影劑，使得該技術操作方便，應用性強。局限性在于T2值的測量結果易受魔角效應、磁場均勻性、部分容積效應等影響，使正常組織出現(xiàn)假陽性。盡管如此，該技術的應用利大于弊，特別是對于評估半月板修復術后愈合情況，常規(guī)磁共振無法作出明確的判斷，而T2 mapping技術的出現(xiàn)可以彌補上述不足。T2mapping技術的發(fā)展具有廣闊的前景，仍然需要廣大學者共同的努力，亟待日后為臨床診斷治療工作帶來更多的獲益。