成都华西华科研究所分析3D超短回波序列联合T2% mapping评价腰椎间盘 软骨终板缺损与椎间盘退变的关系

 [摘要]目的采用3I>UTE序列联合T2< mapping评价腰椎间盘软骨终板缺损与椎间盘退变的相关性。方法26 例受检者分别接受腰椎3D-UTE序列、T2< mapping检查。按照椎间盘有无软骨终板缺损分为4组：A组，软骨终板无缺 损；B组，软骨终板头侧缺损；C组，软骨终板尾侧缺损；D组，软骨终板头尾侧缺损。测量腰椎正中矢状层面上椎间盘髓核 区的T2*值。结果 26例受检者共130个椎间盘，其中A组67个（67/130,51. 54%)，B组15个（15/130，11. 54%)，C组 24 个（24/130, 18. 46%)，D 组 24 个（24/130, 18. 46%); A〜D 组髓核区 T2* 值分别为（49. 60± 1.97) ms、（45. 59 士 4. 76)ms、（40. 64±2. 84)ms 及（24. 63±2. 66)ms，差异有统计学意义（F=15. 59，jP<0. 0001)。D 组与 A、B、C 组及 A 组 与C组髓核区T2<值差异有统计学意义（P<0. 05)，余组间两两比较差异均无统计学意义。结论软骨终板缺损与椎间

盘退变有关系，软骨终板头、尾侧均缺损比软骨终板头、尾侧单独缺损更容易引起椎间盘退变。

[关键词]磁共振成像;椎间盘;软骨终板

约3/!的患者^{11 21}在一生中某一阶段会发生下腰 痛，由腰椎间盘退变引起的下腰痛严重影响患者生活 质量，给社会和家庭造成巨大负担^。椎间盘退变与 其营养供给不足密切相关“，软骨终板（cartilaginous endplate，CEP)作为椎间盘的关键结构，其形态及功 能的改变被认为在椎间盘退变中起着重要作用「“⁷ 由于受CEP短T2的限制，常规MRI显示CEP存在 障碍。近来出现的MR三维超短回波（3D-uhmshon time to echo, 3D-UTE )成像技术，TE 低至

[4]       008 nW ^{3 j}，已被用于C'EP形态及生化特性的研 究^[3’⁷#。目前，CEP与椎间盘退变的因果关系尚存 争议^[1214]，先前研究多注重分析椎间盘形态及髓核、 纤维环成分含量的改变¹^，鲜见讨论椎间盘退变时 软骨终板结构的变化，尤其活体CEP缺损与椎间盘退 变的相关性研究。本研究采用3D-UTE联合T2 > mapping评估活体CEP缺损与椎间盘退变的关系。

1资料与方法

[5]        1 一般资料收集2014年9月一2015年3月在本 院接受检查的患者26例，其中男10例，女16例，年龄 18〜79岁，平均（54.4 士 12.4)岁。纳人标准：无脊柱 侧弯、后凸畸形及急慢性外伤，无椎体良恶性肿瘤、血 液系统疾病及其他全身系统性疾病，无糖尿病、脊柱手

术或放疗史，体质量指数<27 kg/m²。本研究经本院 伦理委员会批准，受检者均签署知情同意书。

2.          2 仪器与方法米用 GE Discovery 750 Plus 3. 0T 超导MR及全脊柱相控阵线圈。受检者先接受常规 腰椎MRI，扫描序列包括：矢状位FRFSE T2WI，TR 2036 ms,TE 120 ms，矩阵 352X 320,回波链长 21;矢 状位 FRFSE T1WI，TR 503. 0 ms，TE 11. 8 ms，矩阵 320 X 224，回波链长3，层厚4. 0 mm，层间隔0. 5 mm， 激励次数2,扫描时间共约3 minl5 s。

CEP扫描采用3D-UTE序列，中心线定于矢状正 中，扫描覆盖L1〜S1椎体节段，TR 25. 5 ms，TE分别 为 0. 008、6. 0 ms，FOV 220 mm X 220 mm，矩阵 512 X 512，激励次数1，共扫描12个层•面，层厚4. 0 mm， 翻转角1〇°，带宽83. 33 kHz。扫描时间约10分 53秒。

椎间盘T2 < mapping采用多回波梯度回波序列， 以椎体正中矢状位为中心扫描9层，扫描参数：TR

186.0             ms，TE 分别为 1.6、3. 8、6. 0、8. 3、10. 5、12.7、 15. 0、17. 2 ms,F()V 320 mmX320 mm，矩阵为 256X 256 ,激励次数2,层厚4. 0 mm，层间隔0. 5 mm，翻转 角25°，带宽83. 33 kHz。扫描时间约3 min 35 s。

195.0             3图像分析由2名分别有3年及5年肌骨系统

图1腰椎丁2界1(八）、171'以13)、31)1；丁£序列示头侧（0、尾侧（1))、头尾侧（£)软骨终板缺损（箭）常规T2WI上软骨终板区呈低信号， 3I>UTE上软骨终板呈带状高信号，该信号连续性中断提示软骨终板缺损 .

MRI诊断经验的放射科医师协商完成。

原始UTE图像按TE不同分为两组，采用GE AW 4. 6工作站SUB/ADD软件对两组图像减影。腰 椎终板區带状高信号为CEP，CEP邻近的椎间盘及骨 性终板则呈低信号，CEP高信号连续性中断则提示 CEP缺损（图1)。以腰椎间盘上方的CEP为头侧 CEP，其下方的则为尾侧CEP，并按腰椎间盘有无邻 近CEP缺损分为4组：A组，CEP无缺损；B组，CEP 头侧缺损；C组，CEP尾侧缺损；D组，CEP头尾侧均 缺损。

原始 T2* mapping 图像在 GE Function tool 软 件包中的艮star•进行后处理。在腰椎正中矢状层，每 个椎间盘用5个相同尺寸矩形ROI覆盖（图2)，ROI

2、3、4为髓核区，并记录软件生成髓核区各个ROI T2+值，取T2^X均值为该椎间盘髓核区T2^# —次测量 值。以上测量共重复3次，以均值作为最后测量值。

[6]       4统计学分析采用SPSS 17. 0统计分析软件。 测量数据以I士s表示，以ANOVA比较不同组间髓 核区T2<值的差异，采用SNK-q检验进行组间两两 比较，以P<〇. 05为差异有统计学意义。

2 结果

本组26例受检者共得到椎间盘130个，其中A 组 67 个（ 67/130, 51. 54%)，B 组 15 个（15/130,

[7]       54%)，C 组 24 个（24/130，18. 46%)，D 组 24 个 (24/130,18. 46%)。

A〜D组髓核区T2*值分别为（49. 60 士

3.          97)ms、（45. 59 士 4. 76) ms、（40. 64 士 2. 84) ms 及 (24. 63 ±2. 66) ms，差异有统计学意义（F= 15. 59, P<0. 0001)，组间两两比较示D组与A、B、C组以及 A组与C组髓核区T2#值差异有统计学意义（尸均< 〇.〇5)，余各组两两比较髓核区T2>值差异均无统计 学意义。

3讨论

CEP是覆盖在椎间盘边缘、厚约1 mm的软骨，构 成了骨性椎体与椎间盘的交界面^[3]。椎间盘包括髓 核、纤维环及CEP，是人体最大的无血管结构^[17]，其营 养途径有纤维环途径和终板弥散途径，后者最为重要， 负责营养髓核及内层纤维环^[1(M819]。终板弥散途径 中，营养髓核细胞的营养物质来源于椎体毛细血管，经 椎体软骨下骨区的血管腔隙穿过骨性终板后抵达 CEP，再弥散进入椎间盘，营养内层纤维环和髓核^[1°^]。 因此，作为椎间盘营养通道必经之路，CEP在维持椎 间盘正常生理结构、功能起到了关键作用^[2°_^21]。椎间 盘退变是人体衰老渐进发展的自然现象，故理论上出 现CEP结构改变或弥散功能障碍，阻碍终板弥散途径 的营养运输，都可能加速这种生理性的椎间盘退 变^[19]。伴随椎间盘退变的发生、发展，CEP可出现钙 化、破裂甚至缺损^[22_^24]。彭宝淦等^[2’⁸’^17]研究表明， CEP钙化可致椎间盘退变。王非等^[25]研究也发现髓 核细胞的凋亡率远低于CEP细胞，认为CEP的退变 早于髓核的退变，从而推测CEP退变是椎间盘退变的 诱因。由于CEP钙化与椎间盘退变关系已明确，但在 3D-UTE序列上钙化CEP也呈高信号，以致不能与正 常CEP明确区分，故本研究旨在分析CEP缺损与椎 间盘退变的关系。

由于CEP的T2较短，常规MRI显示为无信号或 低信号，故常规MRI显示CEP受到限制。目前3D- UTE是评估CEP形态的新工具^[3’^7]。Bae等^[3]在人 尸体解剖标本上证明3D-UTE(TR 300 ms)可清楚显 示CEP的形态，并能分辨呈中-高信号的非钙化CEP 与高信号钙化CEP，但其采用的TR值(300 ms)过长， 使整个UTE序列扫描时间超过90 min，难以在活体 上常规应用。本研究3D-UTE序列TR为25. 5 ms， 明显缩短了扫描时间。Law等^[7]证明UTE能显示活 体CEP缺损，并将其与基于T2WI形态学的Schn_el- derman椎间盘退变评分相对照，证明CEP缺损时更 容易出现椎间盘退变，但其形态学分级对椎间盘退变 欠敏感^[26]，主观性也较强。

T²* mapping 与 Tlp、T² mapping 等已成为精确 评价椎间盘早期退变的定量MRI技术，Tip与T2 mapping分别对蛋白多糖、水分的改变敏感，T2 ^# mapping可以同时提供大分子空间结构及水分子流动 性的有关信息，且采集时间短，空间分辨率高^{[2 7 ]}。研 究^{[27 3}°^]证实，椎间盘退变定量技术'与基于T2WI的形 态学分级及病理生化分级有较好的相关性。生化研

究^[19’^29]表明，椎间盘早期退变不仅有髓核区水分含量 的降低，还会出现蛋白多糖浓度的下降和胶原成分的 替换，提示髓核区T2^#值下降能更好地反映椎间盘退 变的发生《故本研究采用T2+ mapping作为评价椎 间盘退变的量化指标。

椎间盘退变是一个复杂、多重因素参与的过 程^[31]。本研究显示头尾两侧CEP的完整性均受到破 坏时，其T 2^#值明显减小，且尾侧C E P缺损的椎间盘 T2*值较头侧CEP缺损的椎间盘T2+值下降更多，可 能是由于尾侧CEP紧邻椎体骨小梁刚性矩阵^[32]，使 尾侧CEP相对于头侧CEP的位置承受了更大的机械 压力，更容易引起终板营养弥散障碍。

本研究的局限性:研究样本量较少，未按年龄分组 进行分层研究；未深入开展椎体软骨下骨髓区灌注与 CEP缺损及椎间盘退变的相关性研究。

总之，CEP缺损与椎间盘退变有关，CEP头、尾侧 均缺损比CEP头、尾侧单独缺损更容易引起椎间盘 退变。

成都华西华科研究所研发生产多种定量CT QCT骨密度测量体模软件分析系统
网址:http:// www.qctqct.cn  
手机 : 13072875151 传真 :028-65830598
市场部电话 :028-65830598 028-67708638  028-83190122
在线 QQ:110480527 联系人 : 王先生
邮箱:samwangcn@126.com