T2 图在脊柱结核中的应用价值

杨培培 郭辉 姚娟 熊鑫鑫 李白艳

新疆医科大学第一附属医院影像中心放射科，新疆 乌鲁木齐 835400

脊柱结核是最常见的肺外结核之一，占骨关节结核的首位，约为40%～50%，好发于儿童和青年，分别以胸椎和腰椎多见[1]。近年来其发病率明显上升，尤其在我国西北地区。早期脊柱结核无明显的临床表现，易漏诊、误诊，故影像学检查显得尤为重要，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)在早期炎性水肿期即可有阳性表现。T2弛豫时间图(T2 relaxation time mapping)技术作为一种MRI无创性多回波序列，不仅能直接观察病灶的信号变化，还可通过测量T2值反映生物组织分子水平的微观变化[2]。现多用于检测关节软骨的损伤和退变，用于骨髓的研究较少。本研究旨在分析脊柱结核在T2图上的特征表现、T2值范围及其诊断价值。

1 材料和方法

1.1 研究对象

1.1.1 病例组：收集2016年1月至2016年9月在新疆医科大学第一附属医院经临床活检、手术病理及随访观察证实的25例脊柱结核患者，其中男15例，女10例，年龄17～78岁，平均48.6岁。大部分患者有不同程度的腰背部不适，且所有患者均排除其他影响脊柱的疾病，如强直性脊柱炎、类风湿性关节炎等，并签署知情同意书。

1.1.2 对照组：选取25名正常志愿者作为对照组，其中男15例，女10例，年龄20～50岁，平均35.1岁。自身对照组病例组病变临近的正常椎体。

1.2 研究方法

1.2.1 仪器设备：采用由西门子公司生产的1.5T磁共振扫描仪。

1.2.2 检查方法：所有患者均取仰卧位，运用脊柱线圈进行常规矢状位T1、T2加权序列、T2加权压脂序列、轴位T2加权序列及矢状面自旋回波(fast spin echo，FSE)序列8回波扫描(TE 26.0 ms、52.0 ms、78.0 ms、104.0 ms、130.0 ms)，并自动生成T2图。扫描序列及各参数见表1。

表1 所有患者MR常规序列和T2 mapping 序列的扫描参数Table 1 Conventional MRI and T2 mapping scan parameters of all patients

1.3 图像分析

在后处理工作站上利用Function tool 2软件，在T2图上选择兴趣区(region of interest，ROI)，自动生成T2值。病变组选在病变椎体范围显示最大的3个层面，再分别划取椎体破坏相对较轻的区域，测量时将图像适当放大，并尽量避开血管、伪影及骨皮质等；病变临近的正常椎体和对照组ROI选在椎体信号强度显示最均匀且正中的连续3个层面，为避免由ROI的大小、外形及解剖位置不同引起的影响，均采用复制粘贴的方法，并重复测量3次取平均值。

1.4 统计学方法

分别测量病变椎体、临近正常椎体及对照组椎体的 T2 值，数据以均数±标准差表示，并计算95%参考值范围。病例组分别与自身对照组和对照组间采用配对t检验和两独立样本t检验，以P<0.01为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像分析

25例脊柱结核共侵犯60个椎体，其中颈椎、胸椎、腰椎、骶椎分别为5个、15个、36个、4个。病变椎体主要表现为骨髓水肿及相邻椎体骨质破坏，其中有9个椎体仅表现为骨髓水肿。所有病例均形成椎旁冷脓肿，受累椎间盘的正常形态消失，部分病例累及椎管。且所有病例在T2图上的病变范围较常规序列大。

2.2 T2值的测量

在T2图上正常椎体显示为均匀一致的蓝色色阶，如图1～3；病变椎体及椎旁冷脓肿显示为红绿蓝的混杂色阶，如图4～6。病变椎体、临近正常椎体、对照组及椎旁冷脓肿的T2 值见表2。病例组与对照组椎体骨髓T2值分别为(110.32±13.84)ms、(77.29±4.19)ms，两者比较差异具有统计学意义(t=17.689，P<0.01)。病例组与临近正常椎体骨髓T2值分别为(110.80±14.84)ms、(69.84±9.69)ms，两者比较差异具有统计学意义(t=30.568，P<0.01)。

表2 各组椎体和椎旁脓肿的T2值Table 2 T2 values of vertebra of all groups and paravetebral abscess

图1～3 女，28岁，正常对照组，分别为T1WI、T2WI和T2图Fig.1 Female, 28 year-old, the normal control group, T1WI, T2WI and T2 relaxation time mapping, respectively

图4～6 男，39岁，腰4～5椎体结核，并椎旁脓肿形成Fig.4-6 9 Male, 39 year-old, L4-5 vertebral tuberculosis and paravetebral abscess

3 讨论

3.1 MRI在早期脊柱结核中的优势

早期脊柱结核发病隐匿，缺乏临床特异性，一些实验室检查为阴性，此时多以影像学检查为主[3]。X线检查价格低廉，可明确病变椎体、椎间隙狭窄及脊柱畸形等，但通常病变已处于中晚期。CT可显示微小的骨质破坏，对受累椎体部位、程度、有无死骨等具有显著优势。随着MRI技术的日渐成熟和普及，其在脊柱病变的应用价值得到广泛认可。MRI具有良好的软组织分辨率、多平面、多方位的成像特点，尤其是矢状位成像，可以显示脊柱的病变范围、其周软组织改变及病变累及椎管的情况，同时MRI对组织中水和蛋白质的含量变化较敏感，可反映椎体和椎间盘的细微病理改变，因此MRI对早期脊柱结核的诊断意义重大。

3.2 T2图在早期脊柱结核中的应用

T2弛豫时间是指横向磁化驰豫相衰减到最大信号强度的37%所需要的时间，可用T2驰豫时间图进行量化[4-5]。T2弛豫时间图成像是一种生理性定量MRI检查方法，通过对每一个像素的T2驰豫时间曲线进行处理，获得T2驰豫时间图的技术过程，反映干扰射频脉冲后，受到应激的细胞核在相移改变时间及信号衰减变化[6]。T2值可以通过检测组织含水量变化引起的生理学及形态学的早期改变，间接反映人体各组织结构的空间信息及病理生理情况下各组织间水分子的微小变化[7]。

目前，T2图主要用于软骨、肌肉、椎间盘、半月板病变研究[8]，较少用于骨髓。脊柱结核早期表现为骨髓水肿，随着结核杆菌侵犯松质骨继而导致骨质破坏，形成结核性肉芽肿，进一步发展形成干酪样坏死，上述各种病理改变均可导致细胞膜的破坏，引起组织含水量的变化[9]。目前骨髓水肿的严重程度主要依靠主观目测，缺乏客观评定标准。

刘斯润等[10]通过动物实验研究表明，在骨髓细胞仅发生功能性改变、常规MRI序列上无阳性征象时，就能发现T2图及T2值的变化，其可作为骨髓细胞缺血早期的反应指标，有助于早期诊断骨坏死，进行早期治疗。本研究表明正常人的椎体骨髓T2值为(77.09±4.45)ms，与杨泽宏等[11]研究L5 椎体骨髓T2值为84.81ms相符。本研究中病变椎体骨髓T2值分别高于正常椎体和病变临近正常椎体，差异有统计学意义。分析其原因可能是当结核杆菌随血液循环播散至椎体时，首先表现为椎体不同程度的充血水肿，经过渗出、增生和坏死3个病理过程，导致细胞外含水量的增加，加之椎体骨质破坏，骨小梁排列松散、骨质疏松，均可引起T2弛豫时间延长，T2值增高。在本研究中椎旁冷脓肿的T2值最高，是因为脓液中蛋白质和水分子含量明显增加。

本研究中，通过在T2 图上划定ROI自动生成T2值。脊柱结核病变ROI可能会包括各个病理阶段的混杂组织，如纤维蛋白或浆液性渗出、结核性肉芽肿、干酪样物、坏死骨及脓肿等，所以将病变信号最强的区域作为 ROI 或者病变最大层面的整个病灶作为ROI所测得的T2 值都不能准确地反映病变组织成分的改变[12]。本研究中所有病变椎体在测量T2值时，均避开了明显的病变区，选择周围较轻的病变，以确保数据的稳定性和准确性，且更突出T2 mapping序列对水分子变化的敏感性。病变椎体分别与周围临近正常椎体和对照组之间有统计学差异，可能与结核病灶的混杂因素及 ROI 部分容积效应有关。ROI 的大小可能会影响部分容积效应，ROI 越大部分容积效应的影响越大，ROI较小时主要集中于病变的中央区域，可以反映病变区域变化的真实情况。当ROI 划在病变中心区域单个像素时受部分容积效应的影响最小，但是单个像素受噪声涨落的影响比较大，综上对脊柱结核病变椎体 ROI 的划取需兼顾部分容积效应及噪声两个方面。总之T2 值为组织的内在特性，可定量、直观地反映组织成分分子水平的变化。

脊柱结核还应与椎体转移瘤鉴别，转移瘤有原发病史，一般呈跳跃性，首先侵犯椎弓根，可累及多个椎体，较少侵犯终板和椎间盘，病变较局限。转移瘤导致的椎体压缩性骨折其病理基础是[13]：肿瘤组织替代了椎体脂肪细胞，引起细胞外容积相对减少，水分子含量减少，T2弛豫时间缩短，T2值减低。但有研究表明[14-15]，椎体良恶性病变间水含量变化的定量指标有交叉重叠，尚需扩大样本量做进一步研究。

综上所述，T2弛豫时间图技术可以量化评估脊柱结核病变内组织成分的变化，对脊柱结核的诊断及鉴别诊断有一定的指导意义。