目的：应用3.0T磁共振T1ρ、T2*mapping定量成像技术对参照Pfirrmann标准进行分级的腰椎间盘进行评估、比较,分析T1ρ、T2*弛豫时间与椎间盘Pfirrmann分级、椎间盘节段及受试者年龄之间的关系,探讨T1 ρ、T2*Mapping成像技术对腰椎间盘退变的诊断价值。材料与方法：研究对象：对年龄范围为21～80n岁的42个受试者行包含L1/2-L5/S1椎间盘的腰椎矢状T2加权成像(T2Weighted Imaging, T2W1)、T1 ρ、T2*Mapping磁共振(MR1)弛豫扫描,共210个腰椎间盘纳入本项研究。所有磁共振检查均在上午进行。入组标准为单次或反复发作的腰痛患者,经X线或常规MRI筛查确认除椎间盘退变外无其他脊椎疾病,排除标准为体重指数大于25、脊柱恶性肿瘤、脊柱骨折、脊柱感染、腰椎侧弯、骶髂关节炎、类风湿关节炎、代谢性骨病、曾行脊柱外科手术或介入治疗以及磁共振检查禁忌症。这项研究经获得山东大学医学院伦理委员会的批准,在研究之前,每个参与者均自愿签署知情同意书。MRI检查方法：所有MRI检查均采用Philips 3.0T磁共振扫描仪及15通道脊柱线圈进行。检查时受试者取仰卧位,头先进,嘱受检者平静呼吸,尽量保持腰部静止。T2WI、T1 ρ、T2*mappingg的如下参数均为：视野220mmm,矩阵=432×432,层厚=5mmm,层数=9,体素大小=0.57×0.57×5.00mm3。T2W1采用TSE序列：TR/TE=2500ms/90ms,翻转角=90°，说野(field of view,FOV)=220mm;T1ρ采用3D B-FFE序列:TR/TE=4.8ms/2.4ms翻转角=50°,自旋锁持续时间(time of spin lock, TSL)为0、10、20、30、40ms,自旋锁频率为500Hz；T2* mapping采用FFE序列：TR/TEs= 310/5.1; 10.0; 14.9; 19.8; 24.7ms,翻转角=25°。图像后处理和分析：由两位有丰富骨肌放射学经验的放射科医生依据Pfirrmann分级系统的标准在腰椎正中矢状位T2WI上对所有椎间盘行形态学评估并分级,对有分歧者由两者商议后确定。采用Philips公司提供的后处理软件对数据处理得到T1 ρ弛豫图,用ImageJ软件进行T2* mapping图像分析。参照T2WI,在T1 ρ与T2 * mapping腰椎正中矢状位上手动绘制髓核(NP)、前纤维环(AAF)和后纤维环(PAF)的感兴趣区,以AAF和PAF的平均值作为AF值。NP的感兴趣区的大小为10-55 mm2,纤维环(AF)的感兴趣区的大小为10～45 mm2。所有测定均由同一观察者间隔四周分两次测得,并取两次的平均值作为最终数值。统计学方法：所有统计学分析在PASW 17.0统计软件上进行,P<0.05认为有统计学意义。(1)以95%置信区间(95%CI)的组内相关系数(ICC)评估T1 ρ和T2*驰豫时间测量的可重复性。(2)NP、AF的T1ρ和T2*驰豫时间的差异及AAF和PAF之间的差异均使用Wilcoxon符号秩检验进行检验,Spearman等级相关分析它们之间的相关性；NP、AF的不同Pfirrmann等级T1 ρ值和T2*值的差异采用Kruskal-Wallis秩和检验,方差分析首先进行Levene方差齐性检验,多重比较采用LSD检验；T1 ρ、T2*弛豫时间和firrmann等级之间的相关性采用Spearman等级相关检验。(3)年龄与Pfirrmann分级检验采用多组独立样本比较的秩和检验(Kruskal-Wallis检验),采用Spearman等级相关分析它们之间的相关性；年龄与NP的T1ρ、T2*弛豫时间的相关性及年龄与AF的T1ρ、T2*弛豫时间的相关性均采用Spearman相关分析。(41)椎间盘节段与Pfirrmann分级的检验采用Kruskal-Wallis秩和检验,Spearman等级相关分析它们之间的相关性：腰椎间盘节段与NP、AF的T1 ρ、T2*弛豫时间检验采用Kruskal-Wallis秩和检验,方差分析首先进行Levene方差齐性检验,多重比较采用LSD检验;腰椎间盘节段与NP、AF的T1ρ、T2*弛豫时间的相关性采用Spearman相关分析。结果：1.共42人210个腰椎间盘被纳入本项研究。包括男30名,女12名；年龄范围21-80岁；平均年龄(44.2±14.8)岁。Pfirrmann Ⅰ级41个、Ⅱ级68个、Ⅲ级53个、Ⅳ级41个、V级7个。Ⅱ、Ⅲ级椎间盘占多数,V级椎间盘最少,只占3.3%。2.T1 ρ、T2*Mapping不同感兴趣区的95%置信区间(95%CI)的组内相关系数(ICC)为0.909-0.969。其中T1 ρ Mapping NP的ICC为0.955,AAF的ICC为0.932,PAF的ICC为0.913；T2* Mapping NP勺ICC为0.969,AAF的ICC为0.937,PAF的ICC为0.909。3.210个椎间盘NP的T1 p值为73.8-235.1ms,T2*值为9.6～185.8ms；AF的T1 p值为55.7～173.8ms,T2*值为12.0～52.7ms:AAF的T1 p值为55.6～173.5ms,F2*值为11.8～65.2ms；PAF的T1 p值为55.7～202.8ms,T2*值为11.7-75.1ms。NP的T1 p值与T2*值间差异有统计学意义(P<0.001)；AF的T1 p值与T2*值间差异有统计学意义(P<0.001)；AAF的T1 p值与T2*值间差异有统计学意义(P<0.001);PAF的T1 p值与T2*值间差异有统计学意义(P<0.001)；NP与AF的T1p值间差异有统计学意义(P<0.001)；NP与AF的T2*值间差异有统计学意义(P<0.001)；AAF与PAF间的T1p值差异有统计学意义(P<0.001)；AAF与PAF间T2*值差异有统计学意义(P=0.004<0.01)。NP的T1 p值与T2*值间呈弱相关(r=0.34,P<0.001)；AF的T1 p值与T2*值无相关性(r=0.04,P=0.607>0.05);AAI的T1p值与T2*值间无相关性(r=0.07,P=0.332>0.05)；PAF的T1ρ值与T2*值间无相关性(r=0.07,P=0.313>0.05)；NP与AF的T1ρ值间具有强的正相关性(r=0.76,P<0.001)：NP与AF的T2*值间具有强的正相关性(r=0.64,P<0.001)；AAF与PAF间的T1 p值呈中等程度相关(r=0.53,P<0.001);AAI与PAF间T2*值具有中度正相关性(r=0.43,P<0.001)。4.T1ρ、T2*值与Pfirrmann分级的比较。PfirrmannⅠ级～Ⅳ级的NP的T1ρ值均值与标准差分别为177.3±36.0ms、172.2±31.9ms、128.8±30.1ms 105.7±21.5ms、99.1±12.2ms;NP的T2*值分别为 85.8±43.7ms、64.6±28.0ms 42.7±14.6ms、33.9±12.1ms、26.1±11.2ms;AI的T1p值分别为117.4±21.3ms.120.5±18.2ms.103.7±20.Oms.97.9±15.2ms.81.5±14.4ms；AF的T2*值分别为32.3±9.4ms.28.1±8.1ms.27.2±6.3ms.25.3±6.2ms.22.3±4.4ms。不同Pfi rrmann分级间NP及AF的T1 ρ、T2*值均差异有统计学意义(P<0.01):Pfirrmann Ⅱ级与Ⅱ级以上分级间NP的Tl ρ值均差异有统计学意义(P<0.001),尤其是Pfirrmann Ⅱ级与Pfirrmann Ⅲ级间更为明显,Pfirrmann Ⅰ级和Ⅱ级间、PfirrmannⅣ级和V级间均差异无统计学意义(P>0.05)；对于AF, Pfirrmann Ⅱ级与Ⅱ级以上分级间T1ρ值差异有统计学意义(P<0.001),尤其是Pfirrmann Ⅱ级与Pfirrmann Ⅲ级间更为明显,Pfirrmann Ⅰ级和其它等级间T2*值均差异有统计学意义(P<0.05),T2* mapping则能够检测AF的Pfirrmann Ⅰ级和Pfirrmann Ⅱ级间的变化。Pfirrmann分级与NP的T1 p与T2*值(r=-0.69,P<0.001；r=-0.56,P<0.001)间呈显著负相关；Pfirrmann分级与AF的T1ρ与T2*值(r=-0.45,P<0.001;r=-0.26,P<0.001)亦呈中等及弱相关。5.Pfirrmann分级、T1 ρ、T2*值与年龄的比较。Pfirrmann Ⅰ级～Ⅳ级的患者的年龄的均值及标准差分别为29.1±5.3岁、39.8±10.7岁、51.5±13.6岁、55.2±13.6岁、54.5±11.0岁。年龄与Pfirrmann分级呈强的正相关(r=0.645,P<0.001),年龄与NP的T1 p值(r=-0.45,P<0.001)呈中度负相关,与NP的T2*值(r=-0.51,P<0.001)呈中度负相关；年龄与AF的T1 p值(r=-0.28,P<0.001)呈弱的负相关,与AF的T2*值(r=-0.31,P<0.001)呈弱的负相关。6.Prirrmann分级、T1p、T2*值与椎间盘节段的比较。Ll/2-L5S1椎间盘水平NP的T1 p值的均值及标准差分别为161.8±42.5ms、159.8±42.8ms、146.6±41.9ms、129.0±37.3ms、136.7±37.8ms；NP的T2*值分别为43.8±19.1ms、51.3±24.9ms、52.7±27.9ms、61.3±43.4ms、68.5±36.8ms；AF的T1 p值分别为116.2±21.2ms、117.2±20.4ms、112.8±20.5ms、102.9±20.5ms、100.7±19.4mS;AF的T2*值分别为24.2±7.9ms、26.4±8.0mms、29.0±7.9ms、29.7±7.5ms、29.7±6.6ms。L1/2水平Pfirrmann分级为2.2±0.9,1.2/3水平Pfirrmann级为2.3±1.0,L3/4水平Pfirrmann分级为2.6±1.1,L4/5水平Pfirrmann分级为3.0±1.3,L5S1水平Pfirrmann分级为2.6±1.1。椎间盘节段与Pfirrmann分级相关性为(r=0.19,P=0.006<0.01)。椎间盘各节段间NP及AF的T1ρ、T2*值差异有统计学意义(P<0.01)；对于NP的T1ρ值,L1/2及L2/3与L4/5、L5S1间均差异有统计学意义(P<0.01),L1/2、L2/3、L3/4三者间及L4/5、L5S1两者间均差异无统计学意义,L3/4、L4/5间差异有统计学意义(P<0.05),L3/4、L5S1间差异无统计学意义；对于NP的T2*值,L1/2、L2/3、L3/4与L5S1间均差异有统计学意义(P<0.05),其它间盘间均差异无统计学意义；对于AF的T1ρ值,L1/2、L2/3、L3/4与L4/5、L5S1间均差异有统计学意义(P<0.01),L1/2、L2/3、L3/4三者间及L4/5、L5S1两者间差异无统计学意义；不同节段腰椎间盘AF的T2*值,L1/2及L2/3与L4/5、L5S1间均差异有统计学意义(P<0.01),L1/2、L2/3两者间及L3/4、L4/5、L5S1三者之间差异无统计学意义,L1/2、L3/4间差异有统计学意义(P<0.05),L2/3、L3/4间差异无统计学意义。椎间盘各节段与NP的T1ρ值(r=-0.27,P<0.001)有弱的负相关性、与NP的T2*值(r=0.21,P=0.002<0.01)有正相关性。椎间盘节段与AF的T1ρ值(r=-0.31,P<0.001)呈弱的负相关,与T2*值(r=0.32,P<0.001)呈弱的正相关。结论：1.NP和AF的T1ρ、T2*弛豫时间均随pfirrmann分级的升高而降低；T1ρ弛豫时间可敏感反映蛋白多糖的变化,T2*弛豫时间不仅是对蛋白多糖含量敏感,也对胶原完整性敏感；髓核蛋白多糖含量的降低可导致水含量的减少。2.T1 ρ、T2*Mapping μ能够区分Ⅱ级和Ⅲ级；NP及AF的T1ρ和T2*值在Pfirrmann级与V级均未见显著性差异。3.T1ρ成像较T2* mapping寸IVDD等级的判断更加敏感；T2* mapping较T1ρ成像对AF的早期退变更加敏感。4.T1ρ、T2*Mapping成像技术均可显示年龄对腰椎间盘退变的影响,且作用相当；5.应力方向和解剖部位等因素对T1ρ及T2*弛豫时间的影响不同。总之,T1 ρ、T2*Mapping可以定量检测不同程度腰椎间盘退变生化成分的变化,对椎间盘退变的早期诊断具有大致相当的性能。