刘新峰，魏 琳，牟 俊，王荣品，曾宪春，刘远成，刘昌杰

(贵州省人民医院放射科，贵州 贵阳 550002)

T2mapping定量分析健康青年人肩关节软骨T2值

刘新峰，魏 琳，牟 俊*，王荣品，曾宪春，刘远成，刘昌杰

(贵州省人民医院放射科，贵州 贵阳 550002)

目的探讨T2 mapping成像评价青年健康志愿者肩关节软骨构成成分的可行性，并定量分析肩关节软骨T2值。方法对16名青年健康志愿者行双侧肩关节斜冠状位8回波T2 mapping成像，并经后处理获得伪彩图，将肩关节软骨三等分为外带、中带、内带，测量其T2值。比较外带、中带、内带间T2值的差异及不同性别间、左右侧间T2值差异。结果肩关节软骨外带、中带、内带T2值分别为(38.67±2.82)ms、(38.41±2.52)ms、(36.49±1.80)ms，总体差异有统计学意义(F=7.789，P=0.001)，肩关节外带、中带软骨T2值均大于内带(P均<0.05)。肩关节软骨外带、中带及内带的左侧与右侧T2值、不同性别间肩关节软骨外带、内带T2值差异均无统计学意义(P均>0.05)。不同性别间肩关节软骨中带T2值差异有统计学意义(P<0.05)。结论T2 mapping成像可用于评价肩关节软骨构成成分变化。

肩关节；软骨；T2值；磁共振成像

随着技术的快速发展，MR已从单纯的解剖成像发展至复杂的功能成像技术，再到疾病的病理生理机制的研究[1]。目前，在关节软骨成像方面，常规的平扫序列如三维双重回波稳态序列、稳态自由进动技术可观察关节软骨解剖结构，延迟钆剂增强MRI可对关节软骨病变的病理生理机制进行探讨，而近来一种新的无需注射对比剂的T2 mapping及T1ρ成像技术[2-4]已应用于膝关节软骨成像。研究[5-6]报道，T2 mapping技术可直观显示软骨内部T2值，可早期诊断软骨退变，但肩关节软骨成像技术报道较少见[4,7]。本研究旨在探讨T2 mapping成像技术评价肩关节软骨的可行性及青年健康志愿者肩关节软骨T2值的分布规律。

1 资料与方法

1.1 一般资料 于2016年10月—2016年12月期间招募健康志愿者16名，男女各8名，年龄20～27岁，平均(23.1±2.3)岁。所有受试者均自愿参加本研究，无急慢性肩关节疼痛史，无肩关节外伤及手术史，无肩关节先天性发育异常，无其他全身性疾病。排除从事重体力职业者、职业运动员等肩关节有可能受损的人群。本研究经我院伦理学委员会批准，对入选志愿者均详细告知本研究的目的及检查注意事项，征得志愿者本人同意并签字确认。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR 750W 3.0T超导型MR扫描仪，包绕式表面线圈。检查前，受检者充分休息30 min以上以避免运动对关节软骨的影响，扫描时采用仰卧位头先进，肩关节置于扫描视野中心位置，保持与主磁场方向平行。对16名健康志愿者先行双侧肩关节轴位T1WI(FSE序列)、脂肪抑制T2WI(PROPELLER序列)扫描及斜矢状位脂肪抑制T2WI(PROPELLER序列)扫描，观察肩关节软骨情况。常规扫描确定肩关节无明显异常后再行斜冠状位T2 mapping扫描[4]。扫描序列及参数见表1。

1.3 T2值的测量 扫描完成后数据自动传入GE AW4.6后处理工作站，采用Functool软件处理获得T2 mapping伪彩图。与斜冠状位T2 mapping原始图对照，选取能完全、清晰显示肩关节软骨的中心层面，参照既往测量膝关节分段方法及肩关节软骨负重范围[2]，将肩关节软骨从肩峰端至关节盂处按照长度三等分，分别为外带(负重区)、中带(轻度负重区)和内带(非负重区)，见图1A；ROI选择圆形且面积均为 1 mm2，放置于内、中、外带软骨中心层面，测量各区带T2值，每个区域测量3次取平均值(图1B)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件，计量资料以±s表示。采用单因素方差分析比较外带、中带、内带肩关节软骨的T2值，两两比较采用LSD法；采用独立样本t检验比较男性与女性志愿者T2值的差异，采用配对t检验比较左侧与右侧T2值的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肩关节软骨外带、中带、内带T2值 青年健康志愿者肩关节软骨外带、中带、内带T2值分别为(38.67±2.82)ms、(38.41±2.52)ms、(36.49±1.80)ms，总体差异有统计学意义(F=7.789，P=0.001)。软骨外带、中带的T2值均大于内带，差异有统计学意义(P均<0.05)；软骨外带与中带间T2值差异无统计学意义(P=0.676)。

脂肪抑制T2WI可清晰显示关节软骨轮廓，呈均匀稍高信号，T1WI显示关节软骨呈均匀稍等信号。

T2 mapping伪彩图显示肩关节软骨轮廓清晰，形态完整及连续性好，信号较均匀，色阶分布从软骨外带肩峰端至软骨中带较一致，表现为绿色，至软骨内带下1/2处色阶过渡为黄绿色(图1C)，T2值减低。

2.2 不同性别、侧别肩关节软骨T2值 志愿者左侧与右侧肩关节软骨外带、中带、内带T2值差异均无统计学意义 (P均>0.05)，见表2。不同性别志愿者肩关节软骨外带、内带T2值差异均无统计学意义(P均>0.05)，肩关节软骨中带T2值差异有统计学意义(t=2.280，P=0.030)，见表3。

表2 16名志愿者左侧与右侧肩关节软骨不同区域T2值比较(ms，±s)

表2 16名志愿者左侧与右侧肩关节软骨不同区域T2值比较(ms，±s)

侧别外带中带内带左侧38.79±2.9738.51±2.7236.74±2.01右侧38.54±2.7538.32±2.3836.23±1.59t值0.4090.4301.065P值0.6880.6730.304

表3 不同性别志愿者肩关节软骨不同区域T2值比较(ms，±s)

表3 不同性别志愿者肩关节软骨不同区域T2值比较(ms，±s)

性别外带中带内带男38.06±3.4437.46±2.6136.34±1.91女39.27±1.9539.37±2.0936.63±1.73t值1.2222.2800.437P值0.2310.0300.665

3 讨论

3.1 关节软骨的组织学构成及MRI进展 关节软骨又称透明软骨，覆盖于骨性关节面上，厚约1～5 mm，主要由软骨细胞与细胞外基质组成。细胞外基质主要由胶原、蛋白多糖和水分组成，其中水分为其主要组成部分，约占80%，软骨中的水分子大部分为游离状态，有利于软骨形变及传导负荷，但水分子的含量与活动受到软骨基质的影响。软骨中的胶原主要为Ⅱ型胶原，约占15%。蛋白多糖为大分子聚合体状态，其组成部分中蛋白多糖亚单位的葡萄糖氨基糖被硫酸化后带负电荷，能够吸附大量阳离子[8]。根据软骨胶原纤维的走行方向将软骨分为4层：表层、中间层、深层和钙化层，深层胶原纤维厚度超过软骨全层厚度的50%，细胞体积相对较大。软骨中的水含量从表层至钙化层逐渐降低；胶原含量从表层至深层逐渐降低，至钙化层又升高；而蛋白多糖的含量从表层至深层逐渐增加，至钙化层又有所减少。关节软骨的组织成份是MR成像的基础，MR常用扫描序列包括SE序列、FSE序列、GRE序列、三维扰相梯度回波(three dimensional spoiled gradient echo, 3D-SPGR)脂肪抑制序列等，但这些序列只能评价软骨的形态改变，能够评价关节软骨的微观结构的技术目前主要有DWI、软骨延迟动态增强成像、T2 mapping及T1ρ成像技术等。T2 mapping成像可获得定量T2弛豫时间，通过测量不同回波时间的MRI信号强度从而反映组织间的特异性差异，T2值可反映组织的横向磁化衰减从而有助于对软骨内生理和病理变化进行观察和分析[9]。软骨退行性变早期主要表现为蛋白多糖丢失及胶原纤维网状结构破坏、水含量增加，T2 mapping伪彩图表现为色阶的变化及T2值的增高[3,5-6]。T2 mapping技术已应用于膝关节、骶髂关节软骨、腰椎间盘等的研究[6,10-11]，但对肩关节软骨的相关研究较少[4,7]。

3.2 青年健康志愿者肩关节软骨的T2 mapping分析 本研究对16名青年健康志愿者进行肩关节软骨T2 mapping扫描并获得T2 mapping伪彩图。通过T2 mapping伪彩图可直接观察到关节软骨色阶的改变，表现为由外带的绿色阶过渡至内带下1/2处的黄绿色阶。定量分析结果显示软骨外带、中带T2值大于内带(P均<0.05)，软骨外带、中带间T2值差异无统计学意义(P=0.676)，分析其原因与外、中、内带软骨构成成分的含量不同及纤维走行不同有关。软骨外带、中带纤维和水分含量较一致，胶原纤维较薄，排列紧密，各向异性显著，周围关节液的魔角效应影响较小；而软骨内带较外中带水分含量少、蛋白多糖含量多，加之纤维走行及含量的影响，故其T2值较低。

本研究发现，左侧与右侧肩关节软骨T2值和不同性别间肩关节软骨内、外带T2值差异均无统计学意义(P均>0.05)，提示双侧肩关节软骨组织构成无明显差异，与既往研究结果一致[12-13]，而男性肩关节软骨中带T2值低于女性(t=2.280，P=0.030)，与唐艳华等[13-14]进行膝关节软骨T2 mapping研究报道健康青年男性和女性软骨T2值无明显差异的结果不同；分析原因可能为：①文献显示不同性别膝关节关节软骨含水量基本相同，而肩关节未见报道；②研究发现[15]性激素(雌二醇和孕酮)存在于关节软骨内，女性雌激素含量较多，雌激素可促进软骨细胞增殖，进而造成不同性别间肩关节中带T2值的差异；③本研究样本量较少，结果可能存在偏倚，尚有待进一步研究证实。

本研究的不足之处在于样本量较少且年龄局限，在今后的研究中将扩大样本量，进一步分析年龄与T2值的相关性。本研究表明T2 mapping伪彩图可直观显示肩关节软骨形态，且可定量分析软骨T2值，间接反映关节的生理生化改变。本课题组下一步将把T2 mapping技术应用于对肩关节关节软骨退变病理生理机制的研究中，以反映肩关节病理变化的机制。

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QuantitativeanalysisofT2valueofshoulderjointcartilageinhealthyyoungadultusingT2mapping

LIUXinfeng,WEILin,MOUJun*,WANGRongpin,ZENGXianchun,LIUYuancheng,LIUChangjie

(DepartmentofRadiology,GuizhouProvincialPeople'sHospital,Guiyang550002,China)

ObjectiveTo investigate the feasibility of T2 mapping in evaluating the composition of shoulder cartilage， and to quantitatively analyze T2 values of articular cartilage in healthy young volunteers.MethodsOblique coronal T2 mapping imaging with 8 echo was performed in bilateral shoulder of 16 young healthy volunteers. The pseudo-color map was obtained with post-processing. The shoulder joint cartilage was equally divided into the external, central and internal zones, and T2 values were measured quantitatively. T2 values in the external, central and internal zones were analyzed and compared. T2 values of cartilage between male and female volunteers as well as between left and right sides were analyzed.ResultsT2 values in the external, central and internal zones of cartilage were (38.67±2.82)ms, (38.41±2.52)ms and (36.49±1.80)ms, respectively. The overall difference was statistically significant (F=7.789,P=0.001). T2 values in the external and central zones of cartilage were larger than those in the internal zone (bothP<0.05). T2 values of cartilage had no significant differences between the left and right sides in the external, central and internal zones (allP>0.05). There was significant difference of T2 value in the central zone (P<0.05), while no significant difference of T2 value in the external and internal zones between different genders was found (bothP>0.05).ConclusionT2 mapping imaging can be used to evaluate the composition of shoulder cartilage changes.

Shoulder joint; Cartilage; T2 values; Magnetic resonance imaging

刘新峰(1983—)，男，山东莱芜人，硕士，主治医师。研究方向：骨关节和心血管影像学。E-mail： 379771752@qq.com

牟俊，贵州省人民医院放射科，550002。E-mail： 835084643@qq.com

2017-02-04

2017-09-29

R322.71; R445.2

A

1003-3289(2017)11-1688-04

10.13929/j.1003-3289.201702004