廣東省佛山市中醫(yī)院MRI室(廣東 佛山 528000)

黃耀渠 趙曉梅 伍瓊慧 秦紅衛(wèi)

腰椎內固定術后椎間盤T2-mapping成像的可行性和可重復性＊

廣東省佛山市中醫(yī)院MRI室(廣東 佛山 528000)

黃耀渠 趙曉梅 伍瓊慧 秦紅衛(wèi)

目的 探討腰椎內固定術后T2-mapping成像定量評估鄰近節(jié)段椎間盤退變的可行性和可重復性。方法 24例患者于腰椎內固定術前1周內及術后6-8周分別行腰椎MR T2-mapping成像檢查，并測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值。比較同一觀察者不同時間和不同觀察者之間測量結果的可重復性。結果 24例患者均成功測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值。內固定近側鄰近椎間盤髓核術前和術后的T2值分別為93.2±22.3ms和95.5±20.1ms，差異無統(tǒng)計學意義(t=-1.00，P＞0.05)。遠側鄰近椎間盤髓核術前和術后的T2值分別為87.9±27.7ms和83.7±23.0ms，差異無統(tǒng)計學意義(t=1.77，P＞0.05)。同一觀察者或不同觀察者間的組內相關系數(shù)(ICC)為0.85-0.94(P＜0.01)。結論 腰椎內固定術后T2-mapping成像測量T2值是可行的，且可重復性高，有助于定量評估鄰近節(jié)段椎間盤的退變情況。

椎間盤退變；T2弛豫時間；內固定；磁共振成像

內固定術已經成為眾多脊柱疾患的“標準”治療方法，但也可導致或加速鄰近節(jié)段退變[1]。鄰近節(jié)段退變是嚴重影響腰椎手術療效的潛在危險因素，需要早期明確診斷以進行干預。影像學診斷方法在很大程度上決定了能否早期診斷。MRI檢查對椎間盤退變性病變具有較高準確性[2]，但常規(guī)T2WI是非定量的方法，容易受到主觀偏差的影響，而新的定量MR方法，包括T2-mapping成像、T1ρ成像[3]、彌散加權成像[4]等，正越來越受到臨床的重視。T2-mapping成像是最為常用的定量方法之一，可以通過測量T2值(即T2弛豫時間值)定量評估早期椎間盤退變[5-9]，在內固定術后監(jiān)測、評價鄰近椎間盤退變等方面有潛在價值。

然而，金屬內固定導致的磁化率偽影會不可避免的影響圖像質量[10-11]，但是否會對T2值測量產生不利影響尚未見文獻報道。為了明確鈦合金內固定對T2-mapping成像的影響，本文擬通過分析一組腰椎內固定術患者的T2-mapping成像資料，探討測量T2值的可行性和可重復性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料根據以下納入和排除標準選擇患者入組研究。納入標準：(1)因L3～S1椎間盤突出或滑脫癥行鈦合金融合內固定術，(2)術前1周內及術后6～8周行T2-mapping檢查；排除標準：(1)存在脊柱腫瘤、壓縮骨折、脊柱畸形或其他影響椎間盤觀察的疾病，(2)女性患者節(jié)育環(huán)偽影明顯干擾椎間盤者。最后共有24例患者納入研究。其中男性14例，女性10例，年齡25～59歲，平均43.1歲。

1.2 MRI檢查每位患者均于術前1周內及術后6～8周分別作MRI檢查。我們設定術后檢查的時間間隔為6～8周的原因在于此時期患者的腰椎術后出血水腫已經基本吸收，而鄰近椎間盤尚未發(fā)生明顯的繼發(fā)退變。MR檢查采用西門子Avanto 1.5T超導型磁共振儀，使用脊柱相控陣線圈，檢查均在20∶30-22∶30時間段進行，掃描前避免劇烈運動并平躺30分鐘?；颊哐雠P位，頭先進?；緬呙鑵?shù)包括：(1)常規(guī)矢狀位TSE T2WI掃描，TR/TE＝3000.0ms/96.0ms；(2)T2弛豫時間測量：采用多回波自旋回波序列完成，TR＝1200.0ms，TE自13.8～69.0ms，回波間隙13.8ms。FOV280mm×280mm，層厚3mm、間隔20%，頻率編碼方向為“前后向”。

1.3 T2值測量

1.3.1 測量部位：本研究的分析部位為金屬內固定毗鄰的第一個椎間盤，其中近側椎間盤為內固定近節(jié)頭側毗鄰的第一個椎間盤，遠側椎間盤為內固定遠節(jié)尾側毗鄰的第一個椎間盤。對于L5-S1內固定患者，則僅測量L4-5椎間盤。

1.3.2 數(shù)據測量：在Syngo工作站利用“T2值測量”功能重建出腰椎矢狀位正中層面T2圖。以髓核中部為中心設置面積80～100mm2的橢圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)測量髓核的T2值。由1位高年資的MRI醫(yī)師(觀察者A)先測量內固定術前、后相應椎間盤髓核的T2值，每一椎間盤分別測量3次取其平均值。間隔2周后，由同一醫(yī)師用相同方法在術后圖像上重復測量。同時由另1名相似資歷的MRI醫(yī)師(觀察者B)用相同方法在術后圖像上進行測量并記錄數(shù)據。

1.4 統(tǒng)計學分析采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義：(1)采用配對t檢驗分析同一椎間盤內固定術前、術后T2值的差異，其中術后T2值取第1位醫(yī)師的第一次測量數(shù)據。(2)對于同一觀察者不同時間及不同觀察者的測量值，運用組內相關系數(shù)(intraclass

correlation coefficient,ICC)評估結果的重復性，ICC＜0.4提示重復性差，0.4≤ICC≤0.75提示重復性較好，ICC＞0.75提示有非常好的重復性。

2 結 果

24患者均完成了T2值測量，包括L3-4內固定患者3例，L4-5內固定患者12例，L5-S1內固定患者9例。最后納入分析者共有39個椎間盤，包括近側椎間盤24個，遠側椎間盤15個。

在矢狀位的T2-mapping原始圖像上，內固定釘位于椎弓根層面。磁化率偽影位于內固定的周圍，呈前后走行的條狀極低信號，邊緣見高信號，并見鄰近結構的變形；隨TE時間延長磁化率偽影范圍略有擴大趨勢。24例患者中，2例近側鄰近節(jié)段終板及椎間盤下緣可見輕度的磁化率偽影，其余鄰近節(jié)段的椎間盤顯示清晰，未見明確偽影干擾(圖1-5)。在設置測量ROI的正中層面圖像上，24例患者的各TE時間原始圖像均未見內固定釘影，亦未見明顯的磁化率偽影，相應的椎間盤及終板結構顯示清晰(圖6-10)，重建的T2圖上亦未見明顯的磁化率偽影。

經測量，內固定近側和遠側鄰近椎間盤髓核術前和術后的T2值見表1，各測量區(qū)的術前、術后T2值均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。同一觀察者內部和不同觀察者間的ICC見表2，各次測量間的ICC均大于0.75(0.85～0.94，P均＜0.01)。

3 討 論

3.1 T2-mapping評估椎間盤退變的價值內固定術可以導致鄰近節(jié)段退變已經為臨床所認識和重視[1]。目前內固定術后鄰近節(jié)段退變的診斷仍停留在X光平片和常規(guī)MRI所顯示的宏觀形態(tài)變化上，難以發(fā)現(xiàn)早期的退變。然而，早期椎間盤退變才是臨床最為關心的問題，對于臨床治療和監(jiān)測具有重要的意義?；瘜W成分的變化是椎間盤退變的最早變化之一[3]，T2-mapping成像通過測量T2值，能監(jiān)測椎間盤基質中水、膠原纖維、蛋白多糖等化學成分的動態(tài)變化[5]，為定量分析椎間盤早期退變提供了新途徑。研究已經證實，無論是無癥狀志愿者還是腰痛患者，T2-mapping技術均能定量評價椎間盤的退變情況，更重要的是測量T2值能很好的區(qū)分PfirrmannⅠ、Ⅱ和Ⅲ級椎間盤，表明T2-mapping技術在形態(tài)發(fā)生變化之前就能敏感的發(fā)現(xiàn)椎間盤早期退變[8-9]，具有監(jiān)測椎間盤從正常向早期退變演變過程的能力。

表1

表1

測量區(qū) 內固定術前T2值 內固定術后T2值 t值 P值近側鄰近椎間盤(n=24) 93.2±22.3 95.5±20.1 -1.00 0.328遠側鄰近椎間盤(n=15) 87.9±27.7 83.7±23.0 1.77 0.098

表2 同一觀察者內部和不同觀察者間的ICC*

3.2 腰椎內固定術后T2-mapping成像的可行性鈦合金內固定雖然是非鐵磁性材料，但仍會導致磁化率偽影，使得周圍信號明顯減弱或增強，并可伴有組織的變形[11]，因此在腰椎內固定患者進行T2-mapping成像時，需要通過合理的手段減輕偽影、改善圖像質量以獲得可靠的數(shù)據。減輕偽影的方法較多，包括縮短TE、增加矩陣、增加接收帶寬及調整頻率編碼方向等[10-11]。本研究在不改變圖像質量和對比度的前提下，主要通過以下兩個方面來減輕偽影的不利影響：(1)頻率編碼方向的設置。鈦合金植入物的偽影很大程度上與其形狀及方向有關[11]，黃群等[10]的研究證實，偽影主要影響頻率編碼方向上的結構，通過調整頻率編碼方向與螺釘長軸一致時可以控制偽影在較小的范圍。本組研究表明，當頻率編碼方向設置為螺釘?shù)拈L軸走行方向(即前后向)時，偽影也沿螺釘長軸走行，對垂直方向上的椎間盤影響較小。(2)測量層面的選擇。我們選擇椎間盤正中層面測量髓核的T2值，一方面由于該層距離內固定釘最遠，在空間上最大程度減少了磁化率偽影的影響；另一方面該層是椎間盤的最大層面，較少受部分容積效應的影響，測量值的可靠性高。通過實施上述掃描、測量方案，本組24例患者均成功測量了髓核的T2值。我們比較了患者術前和術后鄰近節(jié)段椎間盤髓核的T2值，結果顯示無論是近側椎間盤還是遠側椎間盤，其術前及術后的髓核T2值并無明顯的變化，提示金屬內固定未對髓核的T2值測量產生顯著的不利影響，因此我們認為采用T2-mapping技術評價腰椎內固定術后鄰近節(jié)段椎間盤的退變是可行的。

3.3 腰椎內固定術后T2值測量的可重復性內固定術后鄰近節(jié)段退變的發(fā)生、發(fā)展是一個慢性的過程，時間跨度長[1]，臨床需要動態(tài)觀察椎間盤T2值的變化情況，因此我們還進一步探討了T2值測量的信度。結果顯示，T2值是定量數(shù)據，不易受觀察者主觀因素的影響，無論是觀察者內部還是觀察者之間，內固定術后測量鄰近節(jié)段椎間盤髓核T2值的一致性和可重復性都很高，與Stelzeneder等[7]的研究類似，提示T2-mapping是術后隨訪的可靠手段。

綜上所述，腰椎內固定術后行T2-mapping成像測量椎間盤髓核T2值來評估椎間盤退變是可行的，且可重復性高，是腰椎內固定術后監(jiān)測和評價鄰近節(jié)段椎間盤退變的一種新的無創(chuàng)性、定量方法。

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(本文編輯: 張嘉瑜)

MR T2-mapping of Intervertebral Disk after Internal Fixation Surgery of Lumbar Spine:A Feasibility and Reproducibility Study*

HUANG Yao-qu, ZHAO Xiao-mei, WU Qiong-hui et al., Room of MRI, Foshan Hospital of Traditional Chinese Medicine, Foshan 528000, Guangdong, China

Objective To explore the feasibility and reproducibility of MR T2-mapping technique in evaluating intervertebral disk degeneration of adjacent segment after internal fixation surgery.Methods Within 1 week preoperatively and 6 to 8 weeks postoperatively,24 patients were underwent T2-mapping examination. The T2 value of nucleus pulposus was measured by two senior MRI radiologists. To assess the reproducibility of this evaluation, inter-and intra-observer statistics were performed.Results The T2 values of 24 patients were measured successfully. The preand postoperative T2 values of the adjacent proximate disks were 93.2±22.3ms and 95.5±20.1ms respectively (t=-1.00,P＞0.05),and the pre- and postoperative T2 values of the adjacent distal disks were 87.9±27.7ms and 83.7±23.0ms(t=1.77,P＞0.05). The inter- and intra-observer analysis yielded intraclass correlation coefficients (ICC) for measures in a range from 0.85 to 0.94(P＜0.01).Conclusion MR T2-mapping examination after internal fixation surgery is feasible, it will be a potential quantitative method in evaluating intervertebral disk degeneration of adjacent segment for its excellent reproducibility.

Intervertebral Disk Degeneration; T2 Relaxation Time; Internal Fixation; Magnetic Resonance Imaging

R445.2;R684

A

廣東省醫(yī)學科研基金課題(編號：A2013680)，佛山市科技局醫(yī)學攻關課題(編號：201308015)

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.11.033

黃耀渠

2015-10-07