潘希敏，胡美玉，江波,

1.中山大学附属第一医院黄埔院区放射科，广州 510700

2.中山大学附属第一医院放射诊断科，广州 510080

椎间盘为一个完整的结构单元，由纤维环、髓核和软骨终板三部分组成。目前对纤维环和髓核退变引起的椎间盘退变的研究较多，而对由软骨终板退变引起的椎间盘退变研究较为新颖[1]。以前的研究说明[2]，应用T1rho成像技术能反映椎间盘早期变性髓核大分子结构的退变，而髓核变性与软骨终板变性之间的内在关系一直存在争议。如何准确地量化评估软骨终板的退变程度，尤其是对软骨终板早期退变进行客观评估有着重要临床意义，但目前传统的影像检查技术只能提供形态学上的病理变化，尚不能精确定量诊断早期软骨终板改变。

本研究通过探讨磁共振三维超短回波时间(ultra-short time to echo，UTE)多回波脉冲序列显示软骨终板及应用T2*mapping成像技术量化青年人群腰椎软骨终板T2*值的可行性，这将为下一步同步探索髓核变性和软骨终板变性内在关系提供研究方法。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取T2WI 腰椎间盘信号未见异常的青年志愿者21名，其中男12名，女9名，年龄18～20岁，平均19岁，体重45～75 kg。所有志愿者均无腰痛和无腰椎部畸形、外伤、手术史、无大量体力劳动、运动史；体质、量均在正常范围。所有志愿者均了解本研究目的、内容，自愿参加，均签署知情同意书。

1.2 MR 扫描方法及序列

采用Philips 1.5 T Achieva Nova Dual超导磁共振成像系统，相控阵脊柱线圈，受检者取仰卧位，行腰椎T2WI及三维超短TE多回波脉冲序列矢状位扫描。三维超短TE多回波脉冲序列参数：快速梯度回波(turbo field echo，TFE)序列，放射状采集模式，TR 15.7 ms，Echo 5， TE分别为0.34、3.10、5.80、8.50、11.30 ms，TFE因子13，体素1×1，层厚2 mm，FOV 256 mm×256 mm，矩阵256×256，反转角25°，Calculated image：T2*mapping，扫描时间6 min 25 s。T2WI序列参数：快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)序列，TR 2500 ms，TE 100 ms，FOV 256 mm×256 mm，矩阵256×256，层厚5 mm，扫描时间1 min 30 s。

1.3 图像分析评价及后处理

所有影像学资料均由2名经验丰富的放射科主治医师相对独立地进行双盲法分析，并集中分析讨论。

腰椎T2WI显示腰椎间盘无异常，UTE多回波序列图像质量按由劣至优顺序分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级：Ⅰ级，软骨终板轮廓显示不清，伪影重；Ⅱ级，软骨终板轮廓显示断续，有少量伪影；Ⅲ级，软骨终板轮廓由前至后显示清晰，无伪影。UTE多回波序列图像应用Image J 1.45s 软件对T2*mapping进行T2*校正，在UTE序列的第一个回波时间0.34 ms图像中，选取腰椎中间层面，将L1～S1椎体上、下软骨终板自前向后画出感兴趣区 ( region of interest，ROI)，并把ROI复制到生成的T2*mapping伪彩图分别测量每个软骨终板T2*值，连续测量5次，去除其最大值及最小值，取其平均值。

1.4 统计分析

将所测得的数据输入SPSS 16.0 软件包进行统计学处理，测量结果均以±s表示，比较腰椎上、下软骨终板ROI的T2*值差异，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

21名志愿者腰椎的210个软骨终板图像质量均为Ⅲ级(图1～4)，其腰椎上、下软骨终板T2*值平均值分别为(19.76±8.41) ms、(30.17±17.25) ms，两者差异有统计学意义(t=－5.56，P<0.01)。

3 讨论

软骨终板是椎间盘与椎体骨质之间的透明软骨，由软骨细胞及细胞外基质组成[3]。软骨终板退变阻碍椎间盘营养供应为椎间盘退变的主要原因[4]，故对椎间盘软骨终板的早期定量诊断显得十分重要。磁共振具有多参数成像特点[5]，高分辨的MR图像可清晰地显示椎间盘的髓核和纤维环，但是由于软骨终板T2值非常短，当用传统磁共振成像序列时，短T2 组织的MRI信号在激发后迅速衰减，以致在MRI系统采集信号时，短T2 组织表现为无信号或极低信号，因此常规MRI图像上显示为黑色，限制了其应用价值，故有必要应用选择性的技术予以改进以提高其敏感性。磁共振三维超短回波时间(UTE)多回波脉冲序列使腰椎软骨终板的形态显示及定量分析成为可能。

磁共振三维超短回波时间(UTE)多回波脉冲序列，应用半射频脉冲结合层面选择梯度实现层面激发，采用放射状或螺旋状轨迹填充k空间及变速选择性激发(variable rate selective excitation，VERSE)技术，短硬脉冲激发及三维放射状采集，可实现三维UTE成像。UTE脉冲序列设计因为回波时问短，使系统的数据采集时间较常规成像序列早，解决了在短T2成分的信号衰减之前快速采集其信号的问题而拓宽了MR成像能显示的组织的T2值的范围[6]。

通过多回波序列经过对像素与像素的计算，重组成可以进行量化分析的彩色阶或灰阶T2*弛豫时间图像(T2*mapping)，因为采用的是梯度回波序列，消除了自旋回波序列180°重聚焦脉冲对失相位效应的影响，故测得的T2*值反映了组织的真正T2弛豫[7]。

图1～4 志愿者，女，19岁。图1：腰椎矢状T2WI，显示腰椎间盘信号未见异常；图2：UTE序列的第一个回波时间0.34 ms图像观察腰椎软骨终板形态无异常；图3：自前向后选取L1～S1椎上下软骨终板ROI；图4：T2*mapping伪彩图Fig.1—4 A 19 year old female volunteer.Fig.1 : The sagittal T2-weighted image showed the normal intensity of lumbar disc.Fig.2 : The lumbar in ter vertebral CEP s were observed of normal morphology in the first echo time (0.34 ms) image of the UTE sequence.Fig.3 : Selected ROIs of both the upper and lower CEPs from L1/L2 to L5/S1.Fig.4 : The artificial color T2*mapping.

UTE多回波脉冲序列对组织含水及生化结构非常敏感，软骨胶原-蛋白多糖中结合水质子促进了T2值的衰减，使软骨在T2加权(长TE)上信号减低，所以在软骨形态发生改变之前，其基质改变和水肿变化都能在T2*mapping上反映出来[8]。软骨终板为富含短T2成分的组织，在UTE脉冲序列上这类组织表现为高信号，能直接观察到软骨终板的形态为边缘厚、中央薄的向心性凹陷，且不同椎体节段其凹陷程度不同，根据该序列软骨终板高信号的特点能准确的对其进行T2*mapping测量T2*值，T2*值反映了软骨终板中的水含量，在软骨大体形态变化前其内部大分子的改变都会造成其水含量的相应变化。

本研究中，利用T2*mapping技术对正常志愿者腰椎软骨终板不同解剖位置ROI的T2*值进行对比研究，统计数据显示在腰椎上、下软骨终板平均T2*值差异有统计学意义，下软骨终板平均T2*值较上软骨终板高，与腰椎软骨终板生物力学研究相一致[9-10]。

本研究证实，应用磁共振三维超短回波时间(UTE)多回波脉冲序列成像可使传统MR成像序列不能显示信号或表现为低信号的主要含短T2成分的组织显示出来并检测到其信号，T2*mapping技术对T2*值的测定可以早期、敏感地反映软骨水含量和生化成分的改变，成功实现对腰椎软骨终板的定量分析，为今后广泛开展软骨终板定量研究提供了新途径。

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