剪切波超聲彈性成像技術(shù)診斷早期骨關(guān)節(jié)炎的基礎(chǔ)研究.pdf

1、第一部分超聲檢測膝關(guān)節(jié)軟骨退變的效果評價
　　目的：研究傳統(tǒng)超聲技術(shù)半定量評估膝關(guān)節(jié)軟骨退變程度與臨床表現(xiàn)的相關(guān)性，并與X線片進行比較，評價超聲對于骨性關(guān)節(jié)炎診斷的價值。
　　方法：選擇2015年11月至2016年2月在蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科門診因膝關(guān)節(jié)疼痛不適就診的患者，排除有明確膝關(guān)節(jié)手術(shù)外傷史的患者，共計63例63膝。行患膝關(guān)節(jié)超聲及正側(cè)位 X線片檢查，采用 Kazam超聲評級標準及 Kellgren–Lawrenc

2、e X線片評級標準對患膝的影像學(xué)表現(xiàn)進行評級，采用VAS及WOMAC評分量表對患者的臨床表現(xiàn)進行評估。通過統(tǒng)計學(xué)分析，評價超聲評級、X線片評級與臨床表現(xiàn)的相關(guān)性，并進行相互比較。另外，分析超聲半定量評級方法的觀察者間一致性。
　　結(jié)果：超聲評級與VAS評分的相關(guān)系數(shù)為0.813，與WOMAC評分的相關(guān)系數(shù)為0.898，X線片評級與VAS評分的相關(guān)系數(shù)為0.707，與WOMAC評分的相關(guān)系數(shù)為0.733，超聲評級與臨床表現(xiàn)的相關(guān)性好

3、于X線片評級；超聲評級與X線片評級之間的相關(guān)系數(shù)為0.859,病例分布的情況提示超聲對于早期骨性關(guān)節(jié)炎診斷的敏感性高于X線片；超聲評級的觀察者間一致性分析Kappa系數(shù)為0.777，一致性良好，病例分布的情況提示早期軟骨退變的觀察者間一致性稍差于晚期軟骨退變。
　　結(jié)論：超聲檢查可以清晰的顯示股骨滑車及股骨髁關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)變化，超聲半定量評估軟骨退變的觀察者間一致性良好，對于骨性關(guān)節(jié)炎的診斷效果優(yōu)于 X線片。超聲對于早期骨性關(guān)節(jié)

4、炎的診斷的敏感性以及觀察者間一致性仍有不足，超聲結(jié)合剪切波彈性成像技術(shù)有望進一步提高超聲的診斷價值。
　　第二部分組織厚度對于剪切波彈性成像技術(shù)檢測結(jié)果影響的實驗研究
　　目的：通過體模實驗研究組織厚度對于剪切波彈性成像（SWE）測量結(jié)果的影響，探討現(xiàn)有SWE設(shè)備對于檢測類似軟骨薄板樣結(jié)構(gòu)的組織的彈性模量的可行性。
　　方法：制備3批瓊脂濃度分別為2％、2.5%和3%的明膠-瓊脂超聲體模，每一批包含6個不同厚度的體模（

5、厚度分別為3、6、8、15、30、50mm）。采用現(xiàn)有的SWE設(shè)備Aixplorer對明膠-瓊脂體模的彈性模量進行檢測，并與HFVS材料力學(xué)性能實驗的結(jié)果進行比較。
　　結(jié)果：SWE實驗測得的50、30和15mm三個厚度的明膠-瓊脂體模的彈性模量值較為接近，當體模厚度小于15mm時，測得的彈性模量值逐漸下降，并且隨著厚度的進一步減少，彈性模量值減小的幅度越大，兩者之間呈非線性關(guān)系。HFVS材料力學(xué)性能實驗測得的體模彈性模量值與50

6、、30和15mm體模的SWE結(jié)果相近，說明SWE在檢測較厚的組織時可以得到正確的彈性模量值，而檢測較薄的組織時會出現(xiàn)偏差，組織厚度越小，偏差越明顯。
　　結(jié)論：組織的厚度對SWE的測量結(jié)果有明顯的影響，現(xiàn)有的SWE設(shè)備僅適用于檢測厚度較大的組織的彈性模量，需要經(jīng)過改進，才能應(yīng)用于骨性關(guān)節(jié)炎早期軟骨退變的檢測。
　　第三部分剪切波彈性成像技術(shù)檢測關(guān)節(jié)軟骨早期退變的仿真研究
　　目的：通過有限元分析（FEA）及理論模型研究

7、剪切波在類似軟骨的結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律，初步探討剪切波彈性成像（SWE）技術(shù)檢測關(guān)節(jié)軟骨早期退變的可行性。
　　方法：使用Abacus軟件建立類似軟骨薄板樣結(jié)構(gòu)的有限元模型和理論模型，然后分別模擬:（1）軟骨厚度的變化；（2）軟骨-軟骨下骨雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)；(3)軟骨層內(nèi)存在0.8*0.8mm局灶性彈性模量改變。分析以上條件對剪切波傳播速度的影響。
　　結(jié)果：（1）FEA和理論模型顯示在薄板樣結(jié)構(gòu)中的剪切波波速變慢，組織厚度與剪切波

8、速呈非線性正相關(guān)，與第二部分研究中SWE結(jié)果相吻合，剪切波在薄板樣結(jié)構(gòu)中以Lamb波的形式傳播。通過建立新的剪切波速-彈性模量換算公式，可以抵消組織厚度的影響。（2）在軟骨-軟骨下骨雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)中，下層高彈性模量組織會使剪切波速變快。上層組織的厚度越薄，越容易受到下層組織的干擾。加載的剪切波頻率越高，干擾越小；而當剪切波長小于薄板厚度時，下層組織對波速的影響消失。（3）當軟骨中存在0.8*0.8mm大小的彈性模量改變的病灶時，可以使剪切