李春意，李春艷

1.黃淮學院體育學院，河南 駐馬店 463000；2.駐馬店市第二中醫(yī)院，河南 駐馬店 463000

膝關(guān)節(jié)是人體負荷較大的關(guān)節(jié)之一，格斗、馬步、長跑等需于屈膝狀態(tài)下完成的持續(xù)運動會顯著增加膝關(guān)節(jié)損傷發(fā)生風險，其中髕軟骨損傷較為常見，約占所有膝關(guān)節(jié)損傷的32%左右[1,2]。同時，相關(guān)研究證實，運動員髕軟骨損傷的發(fā)生率顯著高于普通人群，與高強度關(guān)節(jié)負荷有關(guān)[3]。及早準確診斷、評估損傷程度至關(guān)重要。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)T2 mapping序列主要是利用梯度回波(gradient echo，GRE)脈沖序列采集圖像，可敏感性呈現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨的膠原纖維各向異性與含水量的變化[4,5]。磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)屬于軟骨生理成像技術(shù)，可提供軟骨骨內(nèi)代謝和生化信息，從而評價關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)成分變化[6,7]。目前多數(shù)報道僅分析兩者單獨在髕軟骨損傷中應(yīng)用的報道，但關(guān)于T2 mapping與DWI成像技術(shù)聯(lián)合診斷髕軟骨損傷、評估損傷分級的價值仍缺乏大量循證依據(jù)驗證。為此，本研究對此進行探討，旨在為臨床診治提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年7月至2020年12月駐馬店市第二中醫(yī)院收治的55例髕軟骨損傷患者作為研究對象，年齡18～30歲，平均年齡(23.78±3.06)歲，體質(zhì)量指數(shù)(BMI)18～25 kg/m2，平均體質(zhì)量指數(shù)(21.17±2.05)kg/m2。納入標準：均為馬拉松運動員，跑齡>3年，跑步頻率≥3次/周，時長≥30 min/次，跑步距離≥10 km/次；均經(jīng)關(guān)節(jié)鏡檢查證實為髕軟骨損傷；患者均知情本研究，自愿簽訂知情承諾書。排除標準：伴有髕骨骨折、膝關(guān)節(jié)骨折者；既往有膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷史、外科手術(shù)史者；伴有MRI檢查禁忌者；存在膝關(guān)節(jié)韌帶損傷、半月板損傷者；合并痛風、類風濕性關(guān)節(jié)炎、髕腱炎等膝關(guān)節(jié)炎性疾病者。本研究經(jīng)我院倫理委員會審批通過。

1.2 方法

選擇Signa 3.0T MR掃描儀(美國GE公司)進行檢查。叮囑患者于檢查前至少靜坐休息20 min，盡可能減少膝關(guān)節(jié)活動。

T2 mapping檢查：選用8通道膝關(guān)節(jié)表面線圈，行冠狀面、矢狀面及橫斷面掃描，采用6回波SE序列1次掃描，設(shè)置相關(guān)參數(shù)：TR：2400 ms，TE：15 ms、30 ms、45 ms、60 ms、75 ms、90 ms，層厚：3.0 cm，間隔：0.5 mm，F(xiàn)OV：16 cm×16 cm，矩陣320×512，激勵次數(shù)2，掃描時間5～6 min。選取T2 mapping偽彩圖中骸軟骨感興趣區(qū)(ROI)測量T2值，分別測量軟骨病變區(qū)異常色階(損傷區(qū))T2值及病變同側(cè)相對正常色階(對照區(qū))T2值，所有T2值均測量3次，取平均值。

DWI檢查：選用8通道膝關(guān)節(jié)表面線圈進行DWI檢查，首先進行常規(guī)序列檢查：矢狀位T1WI：TR：485 ms，TE：17.4 ms；冠狀位脂肪抑制T2WI：TR：2216 ms，TE：43.5 ms；矢狀位脂肪抑制PDWI：TR：2000 ms，TE：40.9 ms；DWI行軸位掃描，垂直于髕骨后緣：SE/EPI：前后采集，避免搏動偽影，相關(guān)參數(shù)：TR：3000 ms，TE：65.5 ms，b值：1000 s/mm2，層厚：5 mm，層間距：1.5 mm；FOV：24 cm×24 cm，矩陣160×160，激勵次數(shù)2，掃描時間24 s，將數(shù)據(jù)傳送至GE工作站進行處理后產(chǎn)生髕軟骨DWI偽彩圖，經(jīng)“PuhThallium”設(shè)置選取髕軟骨體積最大的中間3層等分為上、中、下3個部分，每部分軟骨再等分為內(nèi)、中、外3部分，計算表觀彌散系數(shù)(ADC)上、中、下3部分的平均值。髕軟骨損傷分級評估：以關(guān)節(jié)鏡Outerbridge分級為依據(jù)：正常關(guān)節(jié)軟骨為0級；軟骨出現(xiàn)表面泡狀結(jié)構(gòu)或軟化水腫為I級；軟骨變薄，呈輕中度纖維化為Ⅱ級；軟骨重度纖維化，呈蟹肉樣改變?yōu)棰蠹?；軟骨損傷深度至骨皮質(zhì)，軟骨下骨質(zhì)裸露、全層軟骨缺損為Ⅳ級。

1.3 觀察指標

(1)比較髕軟骨損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值。(2)髕軟骨損傷區(qū)T2值與ADC值相關(guān)性。(3)T2值、ADC值對髕軟骨損傷的診斷價值。(4)不同髕軟骨損傷分級患者損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值。(5)T2值、ADC值與髕軟骨損傷分級的關(guān)系。(6)不同髕軟骨損傷分級患者T2 mapping、DWI偽彩圖表現(xiàn)。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

2.1 髕軟骨損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值

髕軟骨損傷區(qū)T2值、ADC值高于對照區(qū)(P<0.05)。見表1。

表1 髕軟骨損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值比較

2.2 髕軟骨損傷區(qū)T2值與ADC值相關(guān)性

Pearson相關(guān)性分析顯示，髕軟骨損傷區(qū)T2值與ADC值呈正相關(guān)(r=0.713，P<0.001)。見圖1。

圖1 髕軟骨損傷區(qū)T2值與ADC值相關(guān)性

2.3 T2值、ADC值對髕軟骨損傷的診斷價值

以髕軟骨損傷區(qū)T2值、ADC值作為陽性數(shù)據(jù)，對照區(qū)T2值、ADC值作為陰性數(shù)據(jù)，繪制ROC曲線，結(jié)果顯示，T2值、ADC值診斷髕軟骨損傷的AUC分別為0.832、0.761，截斷值分別為40.73 ms、17.13×10-4mm2/s；二者聯(lián)合診斷的AUC為0.931，明顯高于兩者單獨診斷，其診斷敏感度為85.45%，特異度為85.45%。見圖2。

2.4 不同髕軟骨損傷分級患者損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值

單因素方差分析顯示，不同髕軟骨損傷分級患者損傷區(qū)T2值、ADC值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；髕軟骨損傷區(qū)T2值、ADC值隨髕軟骨損傷分級增加呈升高趨勢(P<0.05)；不同髕軟骨損傷分級患者損傷區(qū)T2值、ADC值高于同一損傷分級對照區(qū)(P<0.05)。見表2。

表2 不同髕軟骨損傷分級患者損傷區(qū)與對照區(qū)T2值、ADC值比較

2.5 T2值、ADC值與髕軟骨損傷分級的關(guān)系

Spearman相關(guān)性分析，T2值、ADC值與髕軟骨損傷分級呈正相關(guān)(P<0.05)。見表3。

2.6 不同髕軟骨損傷分級患者T2 mapping、DWI偽彩圖特征分析

T2 mapping偽彩圖顯示：Ⅰ級損傷髕軟骨內(nèi)側(cè)損傷區(qū)局部呈黃綠色色階，正常髕軟骨呈藍色色階；Ⅱ級損傷髕軟骨髁間嵴區(qū)藍色色階局部缺損，不超過軟骨厚度的50%，關(guān)節(jié)積液呈灰色色階，軟骨下骨質(zhì)見類圓形異常信號；Ⅲ級損傷髕軟骨內(nèi)側(cè)藍色色階局部缺損，缺損厚度>50%，臨近髕軟骨部分呈黃綠色色階。DWI偽彩圖顯示：Ⅰ級損傷髕軟骨內(nèi)側(cè)局部信號升高；Ⅱ級損傷髕軟骨表面局部缺損，但缺損深度不超過全層厚度的50%，軟骨下骨質(zhì)見類圓形信號增高區(qū)；Ⅲ級損傷髕軟骨內(nèi)側(cè)局部缺損，缺損深度超過全層厚度的50%，軟骨下骨質(zhì)見斑片樣信號影。

3 討論

研究表明，全程馬拉松運動可能會造成關(guān)節(jié)生化成分改變，包括蛋白多糖降解、膠原纖維結(jié)構(gòu)破壞等，從而增加關(guān)節(jié)軟骨病變風險[8]。同時，臨床實踐證實，軟骨內(nèi)蛋白多糖丟失、膠原網(wǎng)架損傷及水含量增加均會導致軟骨裂縫形成、表面纖維化、體積減小、變薄等早期形態(tài)學改變[9]。因此，積極探索基于上述關(guān)節(jié)軟骨成分改變的影像學檢查方式對早期診斷髕軟骨損傷具有重要意義。

T2 mapping成像通過采用GRE序列獲取一系列T2加權(quán)成像，經(jīng)由工作站重構(gòu)能夠量化分析的T2 mapping偽彩圖，可分析計算每個體素T2值，反映內(nèi)部組織成分的改變情況[10,11]。本研究結(jié)果顯示，髕軟骨損傷區(qū)T2值顯著高于對照區(qū)，與陳思然等[12]報道結(jié)果一致。原因在于：T2 mapping成像中T2值主要受水含量、膠原纖維含量、方向及魔角效應(yīng)的影響，在軟骨損傷早期，軟骨細胞外基質(zhì)通透性增加，促使水分子含量增加，蛋白多糖減少，并改變膠原纖維形態(tài)與排列方式，為殘存的蛋白多糖提供更多伸展空間，造成大量陰離子暴露，軟骨內(nèi)水含量進一步增加，最終導致T2值顯著升高[13]。本研究還顯示，T2 mapping成像測量T2值對髕軟骨損傷具有良好診斷價值，可見T2 mapping成像能作為臨床診斷髕軟骨損傷的重要手段。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，T2值與髕軟骨損傷分級呈正相關(guān)，主要是由于隨著軟骨損傷加重，軟骨內(nèi)蛋白多糖不斷降解甚至全部丟失，導致膠原纖維結(jié)構(gòu)破壞更明顯，水含量增加更顯著，從而使得T2值隨髕軟骨損傷分級增加呈逐漸升高趨勢[14]。此外，不同髕軟骨損傷分級患者T2 mapping偽彩圖表現(xiàn)存在顯著差異，原理為在T2 mapping成像時通過調(diào)節(jié)閾值使正常髕軟骨呈均勻藍色色階，臨近關(guān)節(jié)腔積液為灰色色階，一旦軟骨內(nèi)出現(xiàn)病變則呈綠色-黃色色階，通過不同色階形成鮮明對比，可顯示髕軟骨缺損程度，為臨床評估髕軟骨損傷程度提供相關(guān)依據(jù)。但T2 mapping偽彩圖對髕軟骨深淺兩層的信號分辨率欠佳，需聯(lián)合其他方式進行共同診斷。

DWI是一種利用水分子布朗運動產(chǎn)生的信號強弱來反映組織性質(zhì)的成像方法，可通過ADC值定量分析水彌散狀況，具有操作簡便、結(jié)果客觀等優(yōu)勢[15,16]。因軟骨內(nèi)水含量增加是軟骨損傷最早出現(xiàn)的改變之一，而水分子彌散率對物質(zhì)水合作用較為敏感，故DWI成像中的水彌散作用為測量軟骨內(nèi)水含量提供了有效途徑。曹峰等[17]研究顯示，與正常髕軟骨相比，髕軟骨損傷的ADC值顯著升高。在此基礎(chǔ)上，本研究經(jīng)由DWI測量髕軟骨損傷區(qū)ADC值，發(fā)現(xiàn)其ADC值升高明顯，且可診斷髕軟骨損傷。推測原因，關(guān)節(jié)軟骨彌散能力與軟骨內(nèi)水含量直接相關(guān)，正常軟骨內(nèi)大分子基質(zhì)可限制水自由彌散，但軟骨損傷后大分子基質(zhì)減少，促使水彌散作用增強，從而導致ADC值顯著增加，在髕軟骨損傷診斷中發(fā)揮重要作用[18]。本研究還發(fā)現(xiàn)，ADC值與髕軟骨損傷分級呈正相關(guān)，且不同髕軟骨損傷分級DWI表現(xiàn)不一，可能與軟骨損傷后水含量增加、蛋白多糖、膠原含量減少，彌散阻力下降，促使ADC值不斷升高，圖像信號逐漸變強有關(guān)。因此，DWI測量ADC值可作為臨床診斷髕軟骨損傷、評估損傷程度的可靠手段。

此外，本研究表明，T2 mapping測量T2值聯(lián)合DWI測量ADC值診斷髕軟骨損傷的AUC高達0.931，顯著高于兩者單獨診斷，為臨床及早準確診斷髕軟骨損傷提供新思路、新途徑。但本研究受臨床實際限制，納入樣本量較少，可能造成數(shù)據(jù)偏移，需做進一步分析與探討，以獲取更為全面的數(shù)據(jù)支持。

綜上可知，T2 mapping測量T2值聯(lián)合DWI測量ADC值可作為臨床診斷髕軟骨損傷、評估損傷程度的可靠途徑，能為臨床診治提供相關(guān)依據(jù)。