王世雷1，崔凤珍2，赵月芹2，张 哲2，刘 娜2，许 灿2
(1.河北省石家庄市第三医院导管室，河北 石家庄 050011；2.河北省石家庄市第二医院影像科，河北 石家庄 050051)
[摘要]目的探讨磁共振T2mapping成像定量评价颈椎间盘退变的价值。方法选择行颈椎间盘MRI常规扫描的患者100例，并在扫描过程中采用T2map脉冲序列进行扫描。通过后处理工作站，在T2mapping像上测量颈2～7椎间盘髓核的T2值，分析其与年龄的相关性。比较不同性别、不同分级颈椎间盘髓核的T2值。结果最终86例患者入选，共测量430个椎间盘。颈椎间盘髓核T2值与患者年龄呈负相关。男女颈椎间盘髓核的T2值差异无统计学意义(P>0.05)；Pfirrmann分级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅰ级，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅱ级，Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅲ级，Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅳ级，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论磁共振T2mapping定量方法可以更精确评价颈椎间盘退变的特点，颈椎间盘退变与年龄相关。
[关键词]椎间盘退行性变；颈椎；磁共振成像 doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.11.024
颈部和上肢疼痛、麻木是常见的症状，大多数是由颈椎间盘退变所引起的[1]。颈椎间盘退变是颈椎间盘的信号、形态的病理学改变，是伴随年龄增长不可避免的改变。早期诊断和有效的干预措施，有助于延缓退变的过程、降低病变严重程度，从而减轻患者的负担。MRI是目前临床上评估颈椎间盘退变最准确、最有价值的检查方法[2]。MRI可以根据Pfirrmann分级方法对颈椎间盘退变进行分级[3]，是一种半定量的检查方法，但是其不能提供可靠的定量参数，尤其是对早期颈椎间盘退变的诊断。T2mapping已经用于评价腰椎间盘退变髓核T2值的变化，随着年龄增长，T2值降低，反映了椎间盘髓核含水量的降低。Huang等[4]对70例检查者的350个椎间盘进行T2mapping成像研究，结果显示早期腰椎间盘的退变，在常规MRI图像上信号无明显异常表现，而T2mapping图像上T2值的变化可以反映椎间盘退变的程度。目前采用T2mapping成像对颈椎间盘进行分析研究的并不多，但颈椎退变患者，尤其是青年人颈椎退变发病率明显增加[5]。本研究采用磁共振Pfirrmann半定量与T2mapping定量的方法评价颈椎间盘退变的特点，分析颈椎间盘髓核的T2值与年龄、性别及Pfirrmann分级的关系。
1.1一般资料 选择2016年3月—2017年3月在河北省石家庄市第二医院进行颈椎MRI检查的患者100例。纳入标准：①无颈椎外伤史、骨折史、手术史；②无颈椎结核、肿瘤病史；③无颈椎炎性、代谢性和自动免疫性疾病；④无血液病。排除标准：①颈椎MRI表现不符合纳入标准中任意一条；②图像不清晰，不符合诊断要求。最终14例患者被排除(椎间盘炎症2例，强直性脊柱炎1例，椎体异常信号6例，图像模糊5例)，86例患者纳入研究，男性40例，女性46例，年龄21～81岁，中位年龄45岁。
本研究经医院伦理委员会批准同意；患者检查前均签署磁共振扫描知情同意书。
1.2影像检查方法 应用美国Signa GE1.5 T超导磁共振成像系统进行扫描，其磁场梯度为40 mT/m，磁场切换率为150 mT/m。信号采集选用头颈线圈，颈椎常规扫描序列包括矢状位T2WI、T2WI压脂、T1WI、T2mapping及横断位T2WI扫描。矢状位T2WI：TR 2 177 ms，TE 124.4 ms，FOV 24 cm×24 cm，层厚3.5 mm，层间距0.5 mm，矩阵288×256，采集次数。矢状位T1WI：TR 555 ms，TE 12.9 ms， FOV 24 cm×24 cm，层厚3.5 mm，层间距0.5 mm，矩阵288×224，采集次数2。矢状位T2WI压脂：TR 2 177 ms，TE 124.4 ms，FOV 24 cm×24 cm，层厚3.5 mm，层间距0.5 mm，矩阵288×256，采集次数2。轴位T2WI：TR 3 128 ms，TE 124.5 ms，FOV 20 cm×20 cm，层厚3.0 mm，层间距0.5 mm，矩阵288×192，采集次数2。矢状位T2mapping：采用多回波SE序列，共采集8回波(TR 2 000 ms，TE 8.5，17.0，25.5，34，42.4，50.9，59.4，67.9 ms，FOV 50 cm×50 cm，层厚3.0 mm，层间距1 mm，矩阵384×384，采集次数1，扫描时间8 min 31 s)。
1.3影像评估 半定量评价：由2名有经验的放射医师(分别有10年和5年放射科工作经验)采用盲法，根据Pfirrmann的分级标准对颈2/3、颈3/4、颈4/5、颈5/6、颈6/7椎间盘的T2WI特点进行分级。颈椎间盘退变Pfirrmann分级标准如下[3]：Ⅰ级，椎间盘髓核呈均匀的高信号，与纤维环分界清晰，椎间隙高度正常；Ⅱ级，椎间盘髓核呈不均匀高信号，髓核内有或没有水平状的低信号带，与纤维环分界清晰，椎间隙高度正常；Ⅲ级，椎间盘髓核呈不均匀中等信号，与纤维环分界不清晰，椎间隙高度正常或轻度减低；Ⅳ级，椎间盘髓核呈不均匀中等或低信号，髓核与纤维环不能区分，椎间隙高度正常或中度减低；Ⅴ级，椎间盘髓核呈不均匀低信号，与纤维环不能区分，椎间隙重度狭窄。定量评价：数据测量同样由进行Pfirrmann分级的2名放射医师采用盲法完成，在工作站(ADW4.6)上运用自带的Functool软件进行T2值测量，打开Functool软件，选择对应选项 “T2mapping”。可信区间(confidence)及阈值选择(Threshold)选择：选用阈值10，可信区间双侧95%。T2值范围选择：在彩色标尺中，T2值范围统一设置为0～200 ms，这个区间可以将纤维环和髓核区别开来，同时也可以观察到髓核和纤维环在椎间盘组织成分改变时相对应的伪彩的变化。
感兴趣区(regions of interest，ROI)的标准化：测量包括颈2/3、颈3/4、颈4/5、颈5/6、颈6/7共5个椎间盘，测量均选取椎间盘的中心层面即椎间盘髓核所在位置，测量面积范围为9～18 mm2。测量者在T2mapping图像上手动绘制椭圆形ROI，ROI自动复制到T2mapping彩图。为了标准化感兴趣区域，椎间盘T2mapping正中矢状面上被垂直的划分为5等份，最前及最后(ROI 1及ROI 5)被看做是纤维环，中央部分(ROI 2～4)被当作髓核部分。ROI 2～4区域是测量髓核T2值的(图1)。
1.4统计学方法 应用SPSS 17.0统计软件处理数据。计量资料比较分别采用t检验、单因素方差分析和SNK-q检验；采用kappa检验评价颈椎Modic改变的一致性，依据Landis and Koch[6]评价标准，k值<0.20为非常不一致， k值=0.21～0.40为一致性较差，k值=0.41～0.60为一致性尚可，k值=0.61～0.80为一致性较好，k值=0.81～1.00为一致性非常好；采用组内相关系数(intraclass correlation coefficients，ICC)评价颈椎间盘T2值测量的可靠性，ICC=0.40～0.59为中等可靠，ICC=0.60～0.79为可靠性较好，ICC=0.80～1.00为可靠性非常好[7]；采用秩相关性检验分析各个颈椎间盘T2值与年龄的关系。P<0.05为差异有统计学意义。
图1颈椎间盘髓核ROI测量
A.T2mapping图像；B.T2mapping 伪彩图像
2.12名放射科医师评定颈椎间盘Pfirrmann分级及髓核T2值测量的一致性 2名放射科医师评价颈椎间盘Pfirrmann分级的k值为0.786，表明2名观察者的评估结果一致性较好。2名放射科医师测量各椎间盘髓核T2值的ICC值为0.751～0.792，说明测量的可靠性较好。所有结果均以第1名放射科医生为准(10年放射科工作经验)。
2.2各部位椎间盘Pfirrmann分级 86例患者共测量430个椎间盘，其中PfirrmannⅠ级34个(7.9%)，Ⅱ级125个(29%)，Ⅲ级161个(37.5%)，Ⅳ级92个(21.4%)，Ⅴ级18个(4.2%)。PfirrmannⅢ级最常见，多见于颈4/5椎间盘。各椎间盘Pfirrmann分级见表1。
2.3各个椎间盘髓核的T2值与年龄的相关性 颈2/3(T2=57.85，rs=-0.472，P=0.040)、颈3/4(T2=58.58，rs=-0.772，P=0.000)、颈4/5(T2=62.37，rs=-0.677，P=0.001)、颈5/6(T2=62.12，rs=-0.653，P=0.002)、颈6/7(T2=71.25，rs=-0.831，P=0.000)椎间盘髓核的T2值与年龄均呈负相关。
2.4不同性别、不同级别各个椎间盘T2值比较 男女各椎间盘髓核的T2值差异均无统计学意义(P>0.05)。Pfirrmann分级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅰ级，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅱ级，Ⅳ、Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅲ级，Ⅴ级椎间盘髓核T2值低于Ⅳ级，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2，3。
表1Pfirrmann分级在各颈椎间盘的分布(椎间盘数)
表2不同性别各个椎间盘T2值比较
±s)
表3不同Pfirrmann分级椎间盘T2值比较±s)
*P<0.05与Ⅰ级比较 #P<0.05与Ⅱ级比较 △P<0.05与Ⅲ级比较 ☆P<0.05与Ⅳ级比较(SNK-q检验)
椎间盘是由中心的髓核和周边的纤维环组成。正常情况下，髓核是乳白色半透明胶状体，富于弹性，是由纵横交错的纤维网状结构即软骨细胞和蛋白多糖黏液样基质构成的弹性胶冻物质。椎间盘退变包括细胞外基质合成与降解失衡、纤维环胶原变性、髓核含水量下降和黏弹性降低等，其中髓核的退变较纤维环和软骨终板更明显，主要表现为水分含量的降低、蛋白多糖浓度的下降和成分的改变[8]。T2mapping成像是通过描述组织横向磁化衰减反映组织的特性，是可以用T2驰豫时间量化的一个指标，是MR生物定量成像的一种。T2驰豫时间可以反映水、蛋白多糖、胶原等的变化[8]，可以在椎间盘发生明显形态学改变的早期阶段作出定量判断。Klasen等[9]报道T2驰豫时间与人体组织细胞核内的水成分有显著相关性，T2时间可以提供椎间盘退变早期分子学和生理学的变化。T2mapping成像最早应用在评价四肢关节软骨退变早期的生化改变[10]，近年来也逐渐应用于评价椎间盘组织退变的生化结构[3-4]，认为其更能反映髓核水分的变化。
本研究通过磁共振半定量与T2mapping成像定量评价颈椎间盘退变的价值。根据Pfirrmann的分级标准，颈椎间盘退变以PfirrmannⅢ级最常见，多见于颈4/5椎间盘。Xie等[11]对63例患者(378个椎间盘)和60例无症状志愿者(360个椎间盘)的颈2至胸1椎间盘进行Pfirrmann和T2mapping分析，结果显示患者和志愿者颈椎间盘退变均以PfirrmannⅢ级最常见，且以颈4/5最多见。本研究结果与其一致。但是该研究没有分析颈椎间盘髓核T2值和Pfirrmann分级与性别的关系。本研究结果显示，随着Pfirrmann级别的增高，髓核T2值有降低趋势，PfirrmannⅤ级椎间盘的T2值最低。椎间盘退行性变的分级与矢状位T2加权像髓核的信号强度和结构形态的变化有关，T2值对椎间盘水分和胶原蛋白的网状结构非常敏感，这可能与随着椎间盘退变等级的增加，椎间盘含水量减少和椎间盘内部结构混乱有关[12]。也有研究报道PfirrmannⅠ、Ⅱ级髓核T2值比PfirrmannⅢ、Ⅳ级高[13]。本研究结果与其一致。本研究结果显示，颈椎间盘髓核的T2值与年龄呈负相关。椎间盘退变是一种自然的老化过程，年龄因素在椎间盘退变中起了主要作用。随着年龄的增加，椎间盘逐渐失去弹性，椎间盘的髓核开始失去水分，导致髓核的T2值逐渐降低。Han等[14]对61例患者颈胸交界区椎间盘(颈7/胸1、胸1/2、胸2/3)进行磁共振T2mapping成像及Pfirrmann分级，结果显示随着年龄增加，颈胸段椎间盘髓核的T2值逐渐降低，且Pfirrmann分级与T2值呈负相关。Wang等[15]对93例无症状人群行腰椎磁共振T2mapping成像，研究表明腰椎间盘髓核的T2值随年龄增加而逐渐降低，并且50岁以后降低比较明显。先前的研究大多数集中在腰椎间盘，但是由于腰椎受多种因素的影响，如机械应力，因此对腰椎间盘退变的研究相对具有挑战性。本研究结果表明，年龄是影响颈椎间盘退变的一个重要因素。目前尚无研究详细报道颈椎间盘髓核的T2值与年龄的关系，还需要进一步研究。
男女颈椎间盘的T2值差异无统计学意义。Müller-Lutz等[16]对34例健康志愿者(女性17例，男性17例)腰椎进行磁共振T2mapping成像分析，结果发现女性腰椎间盘髓核的T2值高于男性。可能与男性所受的外力负荷较重、椎间盘退变较明显、髓核含水量降低有关。Menezes-Reis等[17]对90例20～40岁无症状青年人进行腰椎间盘磁共振T2mapping成像分析，结果显示男女间腰椎间盘髓核的T2值差异无统计学意义。可能与青年人所受的外力负荷均较低有关。有研究发现颈椎Modic改变男性多于女性，说明男性颈椎退变比女性明显[18]。Huang等[12]对61例颈椎间盘进行磁共振Pfirrmann分级和T2mapping分析，结果显示颈椎间盘髓核T2值随着Pfirrmann级别增高呈降低趋势，男女颈椎间盘髓核的T2值差异无统计学意义。表明颈椎间盘髓核水分的丢失无性别差异。目前，对于颈椎间盘T2值的性别差异探讨较少，结论不一，还需要进一步标准化研究。
本研究的不足之处：①研究对象数量有限，不能代表整个人群，各年龄段分布不均衡，可能会影响分析结果；②Pfirrmann 分级及T2值的测量具有人为因素，存在误差。
综上所述，T2mapping成像在早期椎间盘退变中应用，能够对椎间盘的退变情况进行有效的定量评价，具有一定的临床价值。
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[作者简介]王世雷(1983-)，男，河北辛集人，河北省石家庄市第三医院主治医师，医学学士，从事医学影像诊断研究。
[基金项目]石家庄市科学技术研究与发展指导计划(161460963)
[修回日期]2018-08-09
[收稿日期]2018-07-16；
[文章编号]1007-3205(2018)11-1344-04
[文献标志码]B
[中图分类号]R681.5
(本文编辑：赵丽洁)