磁共振PDWI和T2 Mapping在長爪沙鼠腰椎間盤退變中的價值比較

閻國強 ， 舒 雄 ， 趙丹慧

(1. 北京市創傷骨科研究所 ， 北京 西城 100035 ； 2. 北京積水潭醫院 ， 北京 西城 100035)

腰椎間盤退行性改變是一種多重因素導致的、退變引起的一系列疾病，在臨床極為常見，其典型表現為髓核組織脫水、蛋白多糖缺失、纖維環排列紊亂等，MRI可以直接反映椎間盤的含水量變化[1]。傳統的MRI檢查序列是目前評估椎間盤形態學的最佳方法，但在評估早期形態學改變之前退變的程度仍不理想[2]。質子密度加權成像和T2mapping 在腰椎間盤成像中具有明顯優勢。本試驗使用7.0 T MRI的質子密度加權像(PDWI)與T2mapping 來定量評估長爪沙鼠腰椎間盤退變的程度。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 普通級近交系雄性長爪沙鼠15只， 體重30～80 g，其中3、6、9、12月齡各5只，來源于首都醫科大學實驗動物中心。飼養于北京積水潭醫院動物實驗室普通級設施，自由取水和飼料。室溫維持在18～26 ℃，濕度維持在40%～60%。適應性飼養2周后，異氟醚吸入麻醉，每只沙鼠的MRI檢查范圍為L1/L2～L7/S1椎間隙，包含7個 椎間盤。所有操作符合北京積水潭醫院動物倫理委員會要求。

1.2 影像學檢查 所有長爪沙鼠均行磁共振矢狀位常規序列和T2mapping掃描。檢查采用7.0 T超導MRI小動物磁共振成像儀(Bruker，Switzerland)，大鼠體部線圈，俯臥位。結構像掃描采用T2_TurboRare掃描序列(TR：1 175 ms，TE：30 ms，image size：320×320)，質子密度成像采用PD_T2_MSME(TR：2 000 ms， TE：12/60 ms，image size：256×256)，層厚0.5 mm，field of view：50 mm×50 mm。T2mapping采用T2map_MSME掃描序列采用25個回波 SE序列掃描。具體掃描參數為TR：1 000 ms，TE從9 ms開始，以9 ms為平均間隔，至225 ms，層厚為0.5 mm，激勵次數為2次，image size：256×256，field of view：50 mm×50 mm，掃描時間約16 min。

1.3 數據處理 椎間盤信號強度/脂肪信號平均值(SSdisc/SSfat)的測量：將圖像數據應用Image J(1.48v)處理后，在T2WI正中矢狀位圖像中以髓核為中心繪制椎間盤橢圓形感興趣區域(ROI)，測量L1/L2～L7/S1椎間盤信號強度(SSdisc)，以膀胱腹側的大面積脂肪作為ROI，測量3個點的平均信號強度(SSfat)，見圖1。

圖1 SSdisc/SSfat測量中ROI的選擇Fig.1 Selection of ROI in SSdisc/SSfat measurement

椎間盤T2值的測量：在ParaVision(6.0.1)進行圖像后處理，獲得腰椎正中矢狀位圖像，以髓核為中心繪制椎間盤橢圓形ROI，測量L1/L2～L7/S1椎間盤的T2值，見圖2。

圖2 T2值測量中ROI的選擇Fig.2 Selection of ROI in T2 measurement

每次測量均由同一名經過培訓的MRI技師完成。

2 結果

2.1 4個月齡組的SSdisc/SSfat比較 本文引入脂肪信號平均值作為校正，結果顯示，椎間盤信號強度/脂肪信號的比值隨月齡的增長呈下降趨勢，以3月齡組為參照，SSdisc/SSfat在6月齡組和9月齡組時無統計學意義，直到12月齡時才出現統計學意義(P<0.05)，見表1、圖3。

圖3 SSdisc/SSfat隨月齡的變化Fig.3 SSdisc/SSfat changes with age*：P<0.05

2.2 4個月齡組椎間盤的T2值比較 結果顯示，椎間盤T2值隨月齡的增長呈下降趨勢，以3月齡為參照，T2值在6月齡時無統計學意義，但在9月齡時出現統計學意義(P<0.05)，到12月齡時出現極顯著性差異(P<0.01)，見表2、圖4。

表2 不同月齡組椎間盤T2值Table 2 T2 value of intervertebral disc in different age groups (ms)

圖4 T2值隨月齡的變化Fig.4 T2 changes with age*：P<0.05，**：P<0.01

3 討論

腰椎間盤主要由軟骨、纖維環和髓核三部分構成。健康纖維環呈同心圓排列，像輪胎一樣包繞著其內柔軟的髓核組織。纖維環內膠原纖維的走行并不一致，其外周纖維較垂直，而越到中心傾斜度越大，緊密附著在軟骨終板上[3]。隨著年齡的增大，膠原物質組件被纖維軟骨所替代，根據年齡大小的差別，髓核中水分的百分比占髓核總量的75%～90%不等[4]。作為機體內最大的無血管組織，腰椎間盤的營養物質主要來源于椎體毛細血管經上下終板滲透。隨著年齡的增長，軟骨終板增厚鈣化，血液的滲透距離及障礙增加，導致營養供應不均衡，從而引起一系列的生化反應，進而導致腰椎間盤退行性改變。MRI影像學的方法可以有效的觀察椎間盤內組織結構的生物化學改變和組織的代謝情況，成為研究腰椎間盤內組織結構退行性變的一種無創性手段，也是目前臨床上應用較廣的手段[5-6]。

健康的長爪沙鼠從體成熟時期雖然出現緩慢椎間盤退變，但早期椎間盤退變常無明顯的癥狀，還未達到可在MRI上使用Pfirrmann分級的標準，因此擁有合適的影像學檢查方法是至關重要的。有研究使用相鄰的腦脊液的信號為參照，將髓核與腦脊液信號強度比值作為校正值來定量分析腰椎間盤退變的程度[7]。由于沙鼠腦脊液量很少，在MRI影像檢查中幾乎沒有明顯的影像顯示，為了避免環境和機器等方面的因素造成結果誤差，使研究結果更嚴謹，本試驗引入了腹腔內脂肪的信號強度作為校正，計算椎間盤信號強度與脂肪信號強度平均值的比值(SSdisc/SSfat)。本試驗結果表明，隨著月齡的增加，SSdisc/SSfat值相應的緩慢降低，到12月齡時出現顯著性差異(P<0.05)。

另外，研究表明，T2值變化主要受到水含量的影響[6]，當椎間盤退變是髓核的含水量減少，導致其T2值降低，因此T2值與退變的程度呈明顯負相關。本試驗結果顯示，腰椎間盤T2值隨著月齡的增加呈下降趨勢，以3月齡做參照，T2值在9月齡時出現顯著差異(P<0.05)，到12月齡時出現極顯著差異(P<0.01)。

本試驗結果顯示，T2值與年齡的負相關程度更為明顯，說明T2mapping對監測椎間盤早期變化更為敏感。雖然目前的技術條件下，T2mapping方法的精確性尚有待提高，但隨著技術的發展，這些技術必將在椎間盤早期病變的檢測和治療中發揮更重要的作用。

綜上，磁共振PDWI和T2mapping序列均能定量評估沙鼠腰椎間盤退變，其中T2mapping測量T2弛豫時間是作為一種評估椎間盤退變的補充序列，能顯示MRI常規序列不能顯示的早期退變，在腰椎間盤退變中可以提供盡早的診斷依據，能更好地展現腰椎間盤退變的生理特性。