蔣小莉， 査云飛， 王嬌， 邢棟， 劉昌盛， 邱麗

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·影像技術學·

3D-UTE評價腰椎間盤軟骨終板缺損與椎間盤退變的相關性

蔣小莉， 査云飛， 王嬌， 邢棟， 劉昌盛， 邱麗

目的：采用磁共振超短回波成像(3D-UTE)技術評價腰椎軟骨終板缺損與腰椎間盤退變的相關性。方法：本研究共招募志愿者50例，共掃描腰椎椎間盤250個，腰椎軟骨終板500個。受檢者行常規(guī)腰椎MRI檢查評價椎間盤Pfirrmann分級，以3D-UTE序列顯示腰椎間盤終板軟骨完整性。按照有無鄰近軟骨終板缺損將腰椎間盤分為4組，分別為無鄰近終板軟骨缺損組(A組)、只有頭側終板軟骨缺損組(B組)、只有尾側終板軟骨缺損組(C組)及頭尾側終板軟骨皆缺損組(D組)。評價軟骨終板完整性與椎間盤Pfirrmann分級的相關性。結果：A組有椎間盤53個，其中PfirrmannⅠ級49個，Ⅱ級4個；B組有椎間盤62個，其中PfirrmannⅠ級6個，Ⅱ級55個，Ⅲ級1個；C組有椎間盤70個，其中PfirrmannⅠ級6個，Ⅱ級63個，Ⅲ級1個；D組有椎間盤65個，其中PfirrmannⅡ級39個，Ⅲ級26個。Kendall等級相關檢驗顯示椎間盤終板軟骨缺損程度越嚴重，腰椎間盤退變程度越重(H=0.67，P<0.01)。結論：3D-UTE可以顯示腰椎間盤軟骨終板的完整性，椎間盤終板軟骨缺損與腰椎間盤退變程度密切相關。

軟骨終板； 腰椎間盤退行性變； 磁共振成像

腰椎間盤退變是引起中老年人群下腰痛的常見病因[1]，腰椎間盤退變發(fā)生、發(fā)展與椎間盤的營養(yǎng)供給密切相關。腰椎間盤軟骨終板(cartilaginous endplate，CEP)是椎間盤營養(yǎng)途徑的關鍵結構，其形態(tài)和功能在腰椎間盤退變過程中發(fā)揮重要作用。國內外研究結果顯示CEP形態(tài)與椎間盤退變之間存在相關性[2-5]，但是，CEP短T2弛豫時間特性限制了常規(guī)MRI對CEP形態(tài)的顯示。磁共振超短回波成像技術(ultrashort timetoecho，UTE)為CEP形態(tài)學的研究提供了一種新方法[6]。目前，MRI評價椎間盤軟骨終板完整性與椎間盤退變程度的相關性研究尚未見報道。本文采用3D-UTE評價軟骨終板缺損與腰椎間盤退變程度的相關性，旨在為椎間盤退變的病理生理機制提供可視化的影像學依據。

材料與方法

1.研究對象

2014年9月-2015年2月臨床以腰背痛或坐骨神經痛行腰椎MRI檢查的患者50例，其中男28例，女22例，年齡18～59歲，平均年齡(45.11±12.51)歲。所有患者均無幽閉恐懼癥、早孕及心臟起搏器，排除合并惡性腫瘤疾病、血液病及其它系統(tǒng)性疾病病史患者，排除體重指數>28 kg/m2、長期服用藥物、絕經后行雌激素替代治療及影像學檢查確診的腰椎急慢性骨折、畸形、良惡性腫瘤患者。

2.檢查方法

MRI檢查采用3.0T超導型MR機(MR Discovery750 Plus，GE Medical Systems)，全脊柱相控陣線圈進行檢查。

所有受檢者均先行常規(guī)腰椎MRI，序列包括：矢狀面FRFSE-T2WI，TR 2036 ms，TE 120 ms，矩陣352×320，回波鏈長21；矢狀面FRFSE-T1WI，TR 503.0 ms，TE 11.8 ms，矩陣320×224，回波鏈長3，層厚4.0 mm，層間隔0.5 mm，激勵次數2，掃描時間共約3分15秒。

腰椎軟骨終板的形態(tài)學檢查采用三維超短回波時間雙回波脈沖序列，以椎體正中矢狀面為中心層面行腰1-骶1椎體的矢狀面掃描，TR 25.5 ms，TE1、TE2分別為0.03 ms和6.0 ms，視野220 mm×220 mm，矩陣512×512，激勵次數1，共掃描12個層塊，層塊厚4.0 mm，層間隔0 mm，翻轉角10°，帶寬83.33 kHZ。掃描時間約10分53秒。

3.圖像分析

50例受檢者腰椎1-骶椎1相鄰椎間盤共250個，鄰近上下軟骨終板共500個。腰椎常規(guī)矢狀面T2WI圖像由兩位醫(yī)師采用改良的Pfirrmann分級方法[7]進行椎間盤退變分級：Ⅰ級，椎間盤整體結構均質，T2WI呈高亮信號；Ⅱ級，椎間盤結構非均質，信號稍高，伴或不伴水平帶，髓核與纖維環(huán)分界清晰；Ⅲ級，椎間隙變窄。兩位具有5年以上肌骨影像診斷經驗的放射醫(yī)師對分級結果進行判定，若出現不同意見則協(xié)商確定。

腰椎原始UTE圖像可按回波時間不同分為兩組，利用AW 4.6 工作站(GE Healthcare,USA)的SUB/ADD軟件對兩組不同回波時間的圖像減影，從而獲得只含或主要含短T2成份的減影像。減影像上腰椎終板區(qū)清晰的帶狀高信號即為軟骨終板，軟骨終板鄰近的椎間盤及骨性終板呈低信號，軟骨終板高信號連續(xù)性中斷則提示軟骨終板缺損(圖1～4)。以腰椎間盤上方的軟骨終板為頭側軟骨終板，其下方的則為尾側軟骨終板，并按腰椎間盤有無鄰近軟骨終板缺損將其分為4組：A組，軟骨終板無缺損(圖2)；B組，軟骨終板頭側缺損(圖3)；C組，軟骨終板尾側缺損；D組，軟骨終板頭尾側均缺損(圖4)。

4.統(tǒng)計學處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，終板軟骨完整性分組與椎間盤退變Pfirrmann分級的相關性分析采用Kendall等級相關檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義；各終板軟骨完整性組間Pfirrmann分級的比較采用多個獨立樣本的秩和檢驗(Kruskal-Wallis H檢驗)，進一步兩兩比較采用Bonferroni法。

結 果

50例受檢者軟骨終板無缺損的椎間盤53個(21.2%)，軟骨終板缺損的椎間盤197個(78.8%)，其中軟骨終板頭側缺損的椎間盤62個(24.8%)，尾側缺損的椎間盤70個(28.0%)，頭尾兩側均缺損的椎間盤65個(26.0%)。

軟骨終板完整組椎間盤PfirrmannⅠ級49個(92.45%)，Ⅱ級4個(7.55%)；頭側軟骨終板缺損組椎間盤PfirrmannⅠ級6個(9.68%)，Ⅱ級55個(88.71%)，Ⅲ級1個(1.61%)；尾側軟骨終板缺損組椎間盤PfirrmannⅠ級6個(8.57%)，Ⅱ級63個(90%)，Ⅲ級1個(1.43%)；頭尾側軟骨終板均缺損組椎間盤PfirrmannⅡ級39個(60%)，Ⅲ級26個(40%)。

經Kendall等級相關檢驗分析腰椎間盤終板軟骨缺損程度與腰椎間盤退變的關系，H=0.67，P<0.01，說明兩者之間呈正相關，即椎間盤終板軟骨缺損程度越嚴重，其腰椎間盤退變程度越嚴重(表1)。經Kruskal-Wallis H檢驗證明各終板軟骨完整性組間Pfirrmann分級的差異有統(tǒng)計學意義(H=158.141，P=0.000)，進一步兩兩分析顯示，除B、C組間差異無統(tǒng)計學意義外，其余各組間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表2)。

表1 軟骨終板缺損與椎間盤退變Pfirrmann分級相關性分析 (例)

注：H值=0.67，P值=0.00。

表2 4個不同軟骨終板缺損組間分級的兩兩比較

注：*P<0.008，差異有統(tǒng)計學意義；NS代表差異無統(tǒng)計學意義。

討 論

CEP是覆蓋在腰椎間盤邊緣的軟骨，作為椎間盤與骨性椎體的交界部位，與髓核、纖維環(huán)一起構成腰椎間盤結構。腰椎間盤退變是一個多因素參與的復雜過程，腰椎間盤經纖維環(huán)途徑或終板彌散途徑獲取營養(yǎng)供應受阻是導致腰椎間盤退變的主要原因[8]。終板彌散途徑中，營養(yǎng)通過椎體毛細血管-椎體軟骨區(qū)血管腔隙-骨性終板-CEP彌散路徑進入椎間盤、內層纖維環(huán)和髓核，椎間盤早期退變伴有髓核區(qū)域水分減少及蛋白多糖濃度下降[9-10]。若CEP結構完整性受損或彌散受限，引起終板彌散途徑營養(yǎng)運輸受阻，將會導致或加劇腰椎間盤退變。研究表明CEP細胞的凋亡率遠高于髓核細胞，推測CEP退變早于髓核，CEP退變將會導致腰椎間盤退變[11]。本研究結果證實隨著CEP的完整性受損程度增加，腰椎間盤Pfirrmann分級增高。

圖1 常規(guī)腰椎T2WI圖像示軟骨終板區(qū)呈低信號(箭)，軟骨終板形態(tài)難以顯示。 圖2 腰椎3D-UTE圖像示軟骨終板呈帶狀高信號(箭),且L4-L5椎間盤頭尾側終板軟骨完整性良好，將該椎間盤納入A組。 圖3 腰椎3D-UTE圖像示L4-L5椎間盤頭側軟骨終板高信號連續(xù)性中斷(箭)，提示頭側軟骨終板缺損，將該椎間盤納入B組。 圖4 腰椎3D-UTE圖像示L5-S1椎間盤頭側與尾側軟骨終板高信號變薄、缺損(箭)，將該椎間盤納入D組。

CEP因短T2弛豫時間，常規(guī)MRI顯示為低信號，UTE已經成為CEP形態(tài)學評價的新工具[12-13]。Bae等[12]在人尸體標本上證明UTE可以顯示軟骨終板的形態(tài)。大量動物實驗和人類尸檢報告證明椎體軟骨終板的破壞會導致椎間盤退變[14-16]，但是終板軟骨的破壞、斷裂、微骨折主要還是通過尸體解剖病理學得到證實[17-19]。Law等[13]已經證明UTE可用于活體CEP缺損的顯示，并研究其與Schneiderman椎間盤退變評分的相關性，證實CEP缺損時發(fā)生椎間盤退變的概率較高。本研究基于Law等[13]的研究基礎上，采用UTE掃描患者腰椎間盤結構，進一步將CEP缺損分為頭側、尾側、雙側缺損，發(fā)現CEP受損越嚴重，腰椎間盤Pfirrmann分級越高，即軟骨終板形態(tài)與腰椎間盤退變程度密切相關。隨著軟骨終板缺損程度的加劇，腰椎間盤處于持續(xù)營養(yǎng)供應不足狀態(tài)，引起相應的椎間盤細胞凋亡，加劇了患者腰椎間盤退變程度，椎間盤的Pfirrmann分級也越高。另外，3D-UTE序列在顯示終板軟骨完整性方面，所獲得的圖像清晰，容易判斷，降低了缺損程度的誤判率。因此，對缺損的軟骨終板進行早期干預，有可能是腰椎間盤退變潛在的基礎治療方向。

本研究局限性：①樣本量較少，未按年齡進行分層研究；②未進一步開展患者椎體軟骨終板骨髓區(qū)的灌注與軟骨終板形態(tài)學變化的相關性研究；③未研究其他因素與椎間盤退變Pfirrmann分級的相關性。

綜上所述，3D-UTE可以顯示腰椎間盤軟骨終板的完整性，椎間盤終板軟骨缺損程度與腰椎間盤退變程度呈正相關。

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·書訊·

《兒科影像病例點評200例》 由武漢市兒童醫(yī)院邵劍波教授和深圳市人民醫(yī)院楊敏潔教授主譯，上海交通大學附屬上海兒童醫(yī)學中心朱銘教授審校的《兒科影像病例點評200例》一書，于2013年5月由北京大學醫(yī)學出版社出版。該書是《Pediatric Imaging-Case Review Series》)第2版，原著主編Thierry A.G.M.Huisman。

該書得到了Johns Hopkins醫(yī)院和大學兒科醫(yī)生們的支持和幫助。本書共分基礎篇、提高篇和挑戰(zhàn)篇3部分，具有4個顯著特點：①收錄的兒科病例數量達200例，涉及面廣，幾乎覆蓋了各個系統(tǒng)疾病與類型；②語言簡練流暢，書寫手法新穎獨特。首先以提問的方式切入主題，再逐個問題一一對應回復，重點突出，簡明扼要，便于記憶；③點評內容豐富，涵蓋多學科知識與新技術，除影像學外，還包括胚胎學、遺傳學、解剖學、生理學、病理學、新生兒學、兒科學、外科學、產科學及產前診斷學等；④病例圖片清晰、征象突出，直觀可信，易于診斷與鑒別診斷，有利于在臨床工作中推廣應用。

欲購此書者請將110元(含包裝、掛號郵寄費)寄至：武漢市香港路100號，武漢市兒童醫(yī)院CT·MRI科 鄭楠楠(聯系電話：027-82433396或15827102185)，郵編430016。敬請在留言欄中附上聯系人電話。

《腫瘤影像診斷圖譜》 由周純武教授主編，于2011年6月由人民衛(wèi)生出版社出版發(fā)行。該書是由中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院領銜，北京天壇醫(yī)院和北京積水潭醫(yī)院參與共同編纂完成。全書共9篇47章涵蓋頭頸、胸、腹、盆腔、乳腺、中樞神經系統(tǒng)、骨與軟組織多個系統(tǒng)的腫瘤及腫瘤樣病變，涉及超聲、CT、MRI、PET-CT等多種影像手段，圖片豐富、文字精練、內容精良、印刷精美，堪稱腫瘤影像診斷的經典工具書。定價228元。購書熱線：010-67605754 65264830 59787586 59787592。

《骨骼肌肉病變CT與MR對比臨床應用》 由南昌大學第一附屬醫(yī)院龔洪翰、曾獻軍、何來昌教授主編，人民衛(wèi)生出版社出版，并在全國發(fā)行。本書采用CT與MR對比的方式進行撰寫，對骨骼肌肉同一疾病，在同一時間、同一層面進行掃描的CT與MR所見進行對比，通過大量的病種病例的CT與MR圖像對比，讓讀者更好地理解CT與MR兩種不同成像技術在骨骼肌肉病變應用的優(yōu)勢與限度。本書既適用于影像專業(yè)診斷人員，也適用于骨科專業(yè)人員。

龔洪翰教授任總主編的《CT與MR對比臨床應用系列叢書》共五部，已先后出版了《顱腦病變CT與MR對比臨床應用》、《胸部病變CT與MR對比臨床應用》、《腹部病變CT與MR對比臨床應用》三部，本書是第四部。《耳鼻咽喉-頭頸、眼、口腔病變CT與MR對比臨床應用》將于明年出版。

《骨骼肌肉病變CT與MR對比臨床應用》一書為16開精裝本，全書約130余萬字。定價150元，全國新華書店均有銷售，也歡迎來函來電向我院購買，免費郵寄。聯系人：徐珍珍；地址：330006 南昌市永外正街17號 南昌大學第一附屬醫(yī)院；聯系電話：0791-88693825或88692582，傳真：0791-88623153。郵箱：1059245012@qq.com。

Study of correlation between cartilaginous endplate defects and intervertebral disc degeneration of lumbar spine with MR 3D-UTE technique

JIANG Xiao-li,ZHA Yun-fei,WANG Jiao,et al.Department of Radiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060,P.R.China

Objective:To evaluate the correlation between cartilaginous endplate (CEP) defects and inter-vertebral disc degeneration of lumbar spine with MR 3D-UTE technique.Methods:50 healthy volunteers were recruited.Conventional MRI was performed,totally 250 inter-vertebral discs and 500 CEP of lumbar spine were scanned.Pfirrmann classification was used to evaluate the inter-vertebral disc.MR 3D-Ultrashort echo time (3D-UTE) technique was used to display the integrity of CEP.According to whether CEP defect was existed,there were:Group A:no CEP defect was existed;Group B:only cranial CEP defect;existed;Group C:only caudal CEP defect existed;and Group D:both cranial and caudal CEP defects were presented.The correlation between CEP integrity and the Pfirrmann classification of inter-vertebral disc degeneration was evaluated with the Kendall rank correlation test.Results:In this study,there were Group A,53 discs (PfirrmannⅠ,n=49;Pfirrmann Ⅱ,n=4);Group B,62 discs (PfirrmannⅠ,n=6;Pfirrmann Ⅱ,n=55;Pfirrmann Ⅲ,n=1);Group C,70 discs (PfirrmannⅠ,n=6;Pfirrmann Ⅱ,n=63;Pfirrmann Ⅲ,n=1) and Group D,65 discs (Pfirrmann Ⅱ,n=39;Pfirrmann Ⅲ,n=26).The Kendall rank correlation test showed that the more serious the degree of CEP defect,the more severe the lumbar disc degeneration (H=0.67,P<0.01).Conclusion:The integrity of CEP could be displayed on MR 3D-UTE sequence,the CEP defect was highly associated with inter-vertebral disc degeneration of lumbar spine.

Cartilaginous endplate; Intervertebral disc degeneration; Magnetic resonance imaging

430060 武漢，武漢大學人民醫(yī)院放射科

蔣小莉(1983-)女，湖北荊門人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事血管及肌肉骨骼影像診斷工作。

查云飛，E-mail：zhayunfei999@126.com

湖北省自然科學基金資助項目(2013CFB242)；湖北省衛(wèi)生廳科研資助項目(JX6B68)

R681.5; R445.2

A

1000-0313(2015)08-0952-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.09.015

2015-03-16

2015-05-15)