一种基于T2mapping及T1ρ关节软骨定量成像分析方法与流程

本发明涉及一种关节软骨定量成像分析方法，具体涉及一种基于t2mapping及t1ρ关节软骨定量成像分析方法。

背景技术：

t1ρ定量成像是近些年来新出现的一种新的mri成像技术。t1ρ采用的是在标准快速自旋回波前加用自旋锁定脉冲序列进行磁化，设定自旋锁定时间，重构t1ρ图像，用色阶或灰阶图像表示，并且在图像上可以测量不同roi的t1ρ值，用于评价处于脉冲磁场中的组织的自旋弛豫值，对软骨内组织成分的变化进行分析，早期oa做出诊断。

t1ρ成像技术是一种探测缓慢运动过程中大分子物质和水分子之间相互作用的一种检查方法。oa早期软骨退变由于蛋白多糖含量下降，胶原纤维含量减少、胶原纤维排列方式改变，随着oa程度的增加，胶原纤维网状结构进一步崩解，导致蛋白含量进一步减少，t1ρ值增加。本组研究中重度oa组与轻度oa组t1ρ值明显高于正常对照组，差异有统计学意义，证实了关节软骨的退变导致t1ρ值的增加，这与bolbosri等研究结果相一致。目前国内外众多研究学者也在对t1ρ值的影响因素进行研究，但存在许多的争议。有国外研究学者利用胶原酶及胰蛋白酶对牛的髌骨软骨进行消化后，发现t1ρ值与胶原纤维含量降低无明显相关性，而和蛋白多糖的降低有明显的相关性。而mlynarik等对膝关节置换术后的关节软骨进行研究，发现t1ρ值与胶原纤维的变化具有相关性。还有类似的研究，结果表明软骨胶原的含量对t2和t1ρ值均不产生影响，蛋白多糖的含量对t1ρ值的影响影响较大，而蛋白多糖的含量对t2值无影响。

t2是横向磁化由最大值衰减至37%时所需要的时间，利用对组织横向磁化衰减的描述来反映组织特性。关节软骨t2mapping成像技术是运用一个固定时间tr和多个不同的回波时间te对目标进行扫描，获得不同回波时间的mri信号强度（signalintensity，si），对si进行测量。在不同的t2上每个像素信号强度和其组织t2弛豫时间的指数曲线保持一致性，对该曲线的特性进行分析，应用计算机重构各体素的t2值，最终得到可以用于快速分析和定量检测的伪彩色t2弛豫时间图。对不同感兴趣区的t2值进行测量来定量分析关节软骨内组织成分的改变，对早期软骨病变做出诊断，达到量化分析关节软骨内部微观结构变化的目的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于t2mapping及t1ρ关节软骨定量成像分析方法。

本发明的技术方案是：一种基于t2mapping及t1ρ关节软骨定量成像分析方法，其步骤如下：1、进行mri扫描：采用ge公司3.0t（mr750）磁共振成像仪及膝关节专用线圈(hdtrknee)完成检查。患者取仰卧位，左膝或右膝扫描，足先进，膝关节伸直位，髌骨下缘为扫描中心，扫描范围自髌骨上缘水平至胫骨平台。由于在运动或负重状态下能导致关节软骨暂时性的改变，因此在患者及正常志愿者检查前，要保证无剧烈活动，保持静坐休息至少30分钟；

2、股骨下端区域划分：根据解剖结构将股骨下端分为股骨内侧髁（medialfemoralcondyle，mfc）及股骨外侧髁（lateralfemoralcondyle，lfc），又将mfc分为中（central，c）、后（posterior,p）两个区；lfc分为前（anterior，a）、中（central，c）、后（posterior,p）三个区，即将股骨髁软骨分为mfcc、mfcp、lfca、lfcc、lfcp五个区域；

3、图像评价：应用3.0tmri成像仪扫描膝关节常规序列及t2mapping、t1ρ序列；并上传扫描图像至functool软件包；

4、数据测量：图像上传后，利用functool软件包在geadw4.6后处理工作站中对图像进行处理，并自动生成t2mapping及t1ρ伪彩图，然后选取大小合适的感兴趣区（regionofinterest，roi）；

5、统计分析：所得数据采用spss20.0软件包进行计算并行统计学分析，数据测量结果以（均数±标准差，x±s）表示；

所述的mri扫描序列及参数包括常规扫描和非常规扫描。

进一步地，所述的mri扫描的常规序列为：矢状位t1wi，tr/te=495/13.46ms，层厚4.0mm，层距0.7mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512；矢状位脂肪抑制质子密度像(fatsuppressedprotondensity，fs-pd)，tr/te=1994/39.46ms，层厚4.0mm，层距0.7mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512；冠状位t2wi脂肪抑制像，tr/te=2782/48.05ms，层厚4.0mm，层距1.0mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512，扫描时间为6分33秒。

进一步地，所述的mri扫描非常规序列为：矢状位t2mapping采用8回波se序列扫描，tr1300ms，te10-90ms，层厚3.0mm，层间距1.5mm，fov18cm×18cm，矩阵512×512，扫描时间为4分12秒；矢状位t1rho序列：tr80ms，te4.0ms，层厚3.0mm，层间距1.5mm，fov18cm×18cm，矩阵512×512,tsl(thetimeofsl，自旋锁定时间)=01、10、20、30、40ms，fsl（thefrequenceofsl，自旋锁定频率）500hz，扫描时间为6分10秒。

进一步地，所述的股骨下端区域中的前区为股骨下端前上骨软骨交界处至半月板前角的前缘，中区为半月板前角的前缘至半月板后角关节囊附着处后缘，后区为半月板后角关节囊附着处后缘至股骨后上部骨软骨交界处。

进一步地，所述的mri扫描序列结果的膝关节病变软骨分级为：0级即代表正常，软骨表面光滑，信号均匀，软骨下骨未见明显异常信号；i级，软骨表面尚光滑，软骨下骨出现局部高信号；ii级，软骨表面局部出现骨缺损，但未累及软骨全层1/2；iii级，软骨缺损达全层1/2以上；iv级，软骨全层缺损、剥离、软骨下骨裸露。将i～ii级划为轻度oa组，将iii～iv级划为重度oa组。

有益效果

本发明属于一种基于t2mapping及t1ρ软骨定量成像分析方法。膝关节骨关节炎是一种多因素疾病，患者较多，社会负担较重。膝关节骨关节炎治疗的新策略是早期发现和微创治疗,磁共振t2mapping和t1ρ成像技术可以测量t2及t1ρ值，在关节软骨形态学变化之前从分子水平上反映关节软骨生化结构的改变，具有较高的敏感性及特异性，可以对早期oa进行及时诊断及治疗。

附图说明

图1各组亚分区t2值柱状图；

图2各组亚分区t1ρ值柱状图。

具体实施方式

下面对本发明的一种基于t2mapping及t1ρ关节软骨定量成像分析方法作详细说明。

如图1和图2所示，一种基于t2mapping及t1ρ软骨定量成像分析方法。其步骤如下：1、进行mri扫描：采用ge公司3.0t（mr750）磁共振成像仪及膝关节专用线圈(hdtrknee)完成检查。患者取仰卧位，左膝或右膝扫描，足先进，膝关节伸直位，髌骨下缘为扫描中心，扫描范围自髌骨上缘水平至胫骨平台。由于在运动或负重状态下有可能导致关节软骨暂时性的改变，因此在患者及正常志愿者受检查前，要保证无剧烈活动，保持静坐休息至少30分钟；

2、股骨下端区域划分：根据解剖结构将股骨下端分为股骨内侧髁（medialfemoralcondyle，mfc）及股骨外侧髁（lateralfemoralcondyle，lfc），又将mfc分为中（central，c）、后（posterior,p）两个区；lfc分为前（anterior，a）、中（central，c）、后（posterior,p）三个区，即将股骨髁软骨分为mfcc、mfcp、lfca、lfcc、lfcp五个区域；

3、图像评价：应用3.0tmri设备扫描膝关节常规序列及t2mapping、t1ρ序列；并上传扫描图像至functool软件包；

4、数据测量：图像上传后，利用functool软件包在geadw4.6后处理工作站中对图像进行处理，并自动生成t2mapping及t1ρ伪彩图，然后选取大小合适的感兴趣区（regionofinterest，roi）；

5、统计分析：所得数据采用spss20.0软件包进行计算并行统计学分析，数据测量结果以（均数±标准差，x±s）表示；

所述的mri扫描的扫描序列及参数包括常规扫描和非常规扫描。

所述的mri扫描的常规序列为：矢状位t1wi，tr/te=495/13.46ms，层厚4.0mm，层距0.7mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512；矢状位脂肪抑制质子密度像(fatsuppressedprotondensity，fs-pd)，tr/te=1994/39.46ms，层厚4.0mm，层距0.7mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512；冠状位t2wi脂肪抑制像，tr/te=2782/48.05ms，层厚4.0mm，层距1.0mm，fov16cm×16cm，矩阵512×512，扫描时间为6分33秒。

所述的mr扫描的非常规序列为：矢状位t2mapping采用8回波se序列扫描，tr1300ms，te10-90ms，层厚3.0mm，层间距1.5mm，fov18cm×18cm，矩阵512×512，扫描时间为4分12秒；矢状位t1rho序列：tr80ms，te4.0ms，层厚3.0mm，层间距1.5mm，fov18cm×18cm，矩阵512×512,tsl(thetimeofsl，自旋锁定时间)=01、10、20、30、40ms，fsl（thefrequenceofsl，自旋锁定频率）500hz，扫描时间为6分10秒。

所述的股骨下端区域中的前区为股骨下端前上骨软骨交界处至半月板前角的前缘，中区为半月板前角的前缘至半月板后角关节囊附着处后缘，后区为半月板半月板后角关节囊附着处后缘至股骨后上部骨软骨交界处。

所述的mr扫描序列结果的膝关节病变软骨分级为：0级即代表正常，软骨表面光滑，信号均匀，软骨下骨未见明显异常信号；i级，软骨表面尚光滑，软骨下骨出现局部高信号；ii级，软骨表面局部出现骨缺损，但未累及软骨全层1/2；iii级，软骨缺损达全层1/2以上；iv级，软骨全层缺损、剥离、软骨下骨裸露，将i～ii级划为轻度oa组，将iii～iv级划为重度oa组。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。