磁共振成像對(duì)膝關(guān)節(jié)透明軟骨病變的基礎(chǔ)及臨床應(yīng)用研究.pdf

1、本研究分為三部分： 第一部分：膝關(guān)節(jié)軟骨MRI序列對(duì)比研究 研究目的：通過對(duì)一組青年志愿者膝關(guān)節(jié)的MRI檢查，探討MRI顯示膝關(guān)節(jié)軟骨的最佳序列。 材料與方法： 1.研究對(duì)象 選取青年志愿者20例，其中男10例，女10例。無膝關(guān)節(jié)疼痛癥狀及其他病史。 2.MR掃描技術(shù) 使用GE(GESignaEXCITEHD；GEhealthcare，USA)3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀。在常規(guī)序列掃

2、描的基礎(chǔ)上進(jìn)行膝關(guān)節(jié)3D-FS-SPGR、FS-GRE、FS-FSE序列矢狀位掃描。 3.影像分析方法 所有圖像均傳輸?shù)紸W4.3工作站及PACS系統(tǒng)進(jìn)行處理分析。所有圖像由兩位膝關(guān)節(jié)放射學(xué)專家共同閱片，在AW4.3工作站上應(yīng)用GE公司配置的自帶軟件分別對(duì)3D-FS-SPGR、FS-GRE、FS-FSE序列關(guān)節(jié)軟骨及關(guān)節(jié)軟骨周圍的軟骨下骨、肌肉、滑液及背景信號(hào)進(jìn)行測量。感興趣區(qū)面積一般設(shè)定在4mm2，每個(gè)固定部位重復(fù)測量

3、三次，取其平均值。然后通過計(jì)算公式分別計(jì)算出軟骨、軟骨下骨、肌肉及滑液的信噪比(SNR)、信噪比效率，并分別計(jì)算出軟骨與周圍組織的對(duì)比噪聲比(CNR)。 4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 結(jié)論：在FS-FSE、FS-GRE和3D-FS-SPGR序列上，關(guān)節(jié)軟骨顯示為高信號(hào)，其中3D-FS-SPGR序列軟骨SNR最高，軟骨與周圍組織的CNR最高，是顯示關(guān)節(jié)軟骨的最佳序列。 第二部分：

4、膝關(guān)節(jié)軟骨MR解剖與人體標(biāo)本對(duì)照研究 研究目的： 1.旨在利用膝關(guān)節(jié)尸體標(biāo)本解剖與MR成像敏感序列進(jìn)行關(guān)節(jié)軟骨厚度測量并對(duì)照分析兩種測量方法所得軟骨厚度的差異； 2.對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨標(biāo)本特殊染色，分析軟骨組織主要成分含量在關(guān)節(jié)軟骨不同位置的差異。 3.利用3TMR新技術(shù)3D-FS-SPGR序列及T2*GRE多回波序列分別對(duì)正常人膝關(guān)節(jié)軟骨厚度及T2*弛豫時(shí)間進(jìn)行測量，初步確定正常人軟骨厚度和T2*弛豫時(shí)間正常

5、值范圍。 材料與方法： 1 材料 1.1標(biāo)本組：選用國人青壯年中等身材無明顯關(guān)節(jié)病變的成年男尸膝關(guān)節(jié)標(biāo)本2例(新鮮冷藏)，充分解凍的狀況下均按常規(guī)序列進(jìn)行MR掃描并進(jìn)行FS-FSE、FS-GRE、3D-FS-SPGR序列矢狀位掃描。復(fù)凍后按解剖部位進(jìn)行矢狀位解剖，解剖層厚2cm。 1.2對(duì)照組：20例，同第一部分。 2.實(shí)驗(yàn)儀器 2.1MR儀器及掃描參數(shù) 使用GE(GEsignaV

6、H/I；GEhealthcare，Milwaukee，WI，USA)3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀。對(duì)標(biāo)本及正常組進(jìn)行FS-FSE序列、FS-GRE序列及FS-SPGR序列掃描，掃描參數(shù)同第一部分。同時(shí)對(duì)正常組進(jìn)行T2*-GRE多回波序列掃描，掃描參數(shù)：TRl00ms，TE3.6/8.9/14.1/19.4/24.6/29.8/35.1/40.3/45.6/50.8/56.1/61.3/66.6/71.8/77.4/82.3ms，35度翻轉(zhuǎn)角

7、，層厚4.0mm，層間隔0.5mm，F(xiàn)OV：16×16，矩陣：192×160，NEX:1，采集時(shí)間：4:46s左右。 3.尸體解剖、取材及組織染色 3.1尸體解剖及取材 膝關(guān)節(jié)以伸直位置于零下三十度狀態(tài)中，將其取出由解剖教研室專業(yè)技術(shù)員用電鋸進(jìn)行矢狀位解剖，層厚約2cm，解剖完成后立即用清水將標(biāo)本表面污垢清除，以干布吸水，保持剖面相對(duì)干燥，進(jìn)行照相。用游標(biāo)卡尺測量固定解剖部位軟骨的厚度，最后由專人對(duì)關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行取

8、材，以備組織學(xué)分析使用。 3.2組織學(xué)準(zhǔn)備 將關(guān)節(jié)軟骨取材送至病理科，經(jīng)中性甲醛液固定，石蠟包埋切片后進(jìn)行維多利亞藍(lán)-麗春紅復(fù)合特殊染色，染色后在顯微鏡下觀察軟骨基質(zhì)內(nèi)膠原纖維的情況。 4.圖像處理及分析 在AW4.3工作站上應(yīng)用GE公司配置的自帶軟件對(duì)3D-FS-SPGR序列進(jìn)行重建并對(duì)關(guān)節(jié)軟骨厚度進(jìn)行測量，同時(shí)對(duì)T2*GRE多回波序列重建出反映軟骨弛豫時(shí)間的T2*map圖并在固定位置測量軟骨的T2*弛

9、豫時(shí)間。 5.膝關(guān)節(jié)標(biāo)本解剖與MR成像并軟骨對(duì)照分析 解剖后膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行干燥處理并照相，然后用游標(biāo)卡尺對(duì)軟骨固定部位進(jìn)行測量，并在3D-FS-SPGR序列上于相同部位進(jìn)行測量，分析并比較關(guān)節(jié)軟骨厚度在解剖與MR成像上的差異性。 6.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 正常人關(guān)節(jié)軟骨厚度及T2*弛豫時(shí)間測量結(jié)果分析，所有數(shù)據(jù)均以(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)表示。 結(jié)論： 1.

10、通過膝關(guān)節(jié)標(biāo)本解剖與MP成像測量及對(duì)比分析，F(xiàn)S-SPGR序列能夠相對(duì)真實(shí)地反映關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)及厚度： 2.通過膝關(guān)節(jié)軟骨的病理特殊染色，我們發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨在表層膠原纖維含量相對(duì)較多，軟骨細(xì)胞及其周圍基質(zhì)相對(duì)較少，而在關(guān)節(jié)軟骨深層，其膠原纖維含量相對(duì)較少，而軟骨及軟骨周圍基質(zhì)相對(duì)較多，說明關(guān)節(jié)軟骨組織成分的分布與軟骨的功能相一致。 3.通過對(duì)膝關(guān)節(jié)正常組軟骨厚度測量及T2*弛豫時(shí)間測量，初步得出正常人關(guān)節(jié)軟骨厚度及T2*弛

11、豫時(shí)間正常值范圍。 第三部分：MR成像在膝關(guān)節(jié)軟骨病變的臨床應(yīng)用研究 研究目的： 1.利用3D-FS-SPGR序列對(duì)膝關(guān)節(jié)OA各期軟骨厚度進(jìn)行測量，與正常組進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)價(jià)OA軟骨厚度隨病變進(jìn)展其厚度的改變； 2.利用軟骨敏感序列對(duì)病變顯示并與關(guān)節(jié)鏡對(duì)照，通過各序列對(duì)軟骨病變顯示的特異性、敏感性等指標(biāo)評(píng)價(jià)其在軟骨病變?cè)\斷實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)越性； 3.利用T2*GRE多回波序列對(duì)膝關(guān)節(jié)OA各期軟骨弛豫

12、時(shí)間進(jìn)行測量，與正常組軟骨T2*弛豫時(shí)間測量值對(duì)比，評(píng)價(jià)OA患者病變進(jìn)程與T2*弛豫時(shí)間變化的相關(guān)性；同時(shí)對(duì)急性損傷組T2*弛豫時(shí)間進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)早期軟骨損傷T2*弛豫時(shí)間的改變。 4.利用T2*GRE多回波序列對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨病變弛豫時(shí)間進(jìn)行測量，評(píng)價(jià)軟骨病變的進(jìn)程；同時(shí)對(duì)急性損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)，目的是通過T2*弛豫時(shí)間值偽彩圖能夠發(fā)現(xiàn)軟骨損傷的隱匿性病變。 材料與方法： 研究對(duì)象 1.病變組：入選標(biāo)準(zhǔn)：選取20

13、06年6月～2008年1月在南方醫(yī)院就診具有膝關(guān)節(jié)疼痛及功能障礙等癥狀的患者，MR檢查未進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡檢查，無膝關(guān)節(jié)手術(shù)病史；如有外傷病史，X線需排除明顯膝部骨折癥狀。外傷患者以外傷時(shí)間周期進(jìn)行分期，2個(gè)月內(nèi)劃入急性損傷期，2個(gè)月后劃入慢性損傷期。因慢性期創(chuàng)傷性O(shè)A與退變性O(shè)A發(fā)病機(jī)理一致，所以在分組過程中將兩者一并考慮。 2.病例入選標(biāo)準(zhǔn)及分期 結(jié)合WOMAC骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評(píng)分及K-L放射學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)將膝關(guān)節(jié)OA患者分為輕、中

14、、重三組。 3.按軟骨損傷程度分級(jí) I級(jí)：軟骨完整；II級(jí)：局限性軟骨缺失無骨暴露；Ⅲ級(jí)：軟骨破壞有骨暴露，軟骨下骨完整無異常信號(hào)；IV級(jí)：軟骨全層缺失，關(guān)節(jié)面下骨內(nèi)有異常信號(hào)。 這種分期以軟骨損傷程度進(jìn)行分期，有助于關(guān)節(jié)鏡檢查與MR檢查所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，區(qū)別于上述以臨床癥狀所進(jìn)行的分組。 軟骨病變損傷程度的診斷：術(shù)前由3位具有膝關(guān)節(jié)病變?cè)\斷經(jīng)驗(yàn)的放射科教授分別對(duì)各顯示軟骨的序列進(jìn)行閱片，然后再共同閱片。

15、根據(jù)各序列中透明軟骨影像表現(xiàn)做出診斷并對(duì)軟骨病變進(jìn)行分級(jí)。關(guān)節(jié)鏡分級(jí)由臨床關(guān)節(jié)鏡專家分級(jí)，影像分級(jí)與關(guān)節(jié)鏡分級(jí)采用雙盲法。 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 3D-FS-SPGR序列測量軟骨厚度及T2*GRE多回波序列測量軟骨T2*弛豫時(shí)間值，分析比較正常組與病變各組之間的差異性。同時(shí)考慮到體重(kg)、身高(m)、BMI(體重/身高2，kg/m2)、年齡及性別對(duì)關(guān)節(jié)軟骨厚度及軟骨弛豫時(shí)間測量

16、的影響，在病變組與對(duì)照組之間同時(shí)采用了非參數(shù)相關(guān)性檢驗(yàn)(Spearman’s檢驗(yàn))來分析相關(guān)因素對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的影響，P≤0.05被認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 軟骨損傷程度的分析：以關(guān)節(jié)鏡為金標(biāo)準(zhǔn)，利用敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及kappa系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 結(jié)論： 1.通過關(guān)節(jié)軟骨OA組與對(duì)照組厚度測量對(duì)比分析：發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨負(fù)重面大部分區(qū)域隨著OA病情的加重，其軟骨厚度變薄，軟骨厚度改變除OA病變嚴(yán)重程度

17、影響外，可能還受到體重、年齡及性別等因素的影響。 2.通過三種序列對(duì)軟骨病變?cè)\斷并與關(guān)節(jié)鏡對(duì)照，發(fā)現(xiàn)3D-FS-SPGR序列對(duì)病變的特異性及敏感性均高于其他兩序列，而且3D-FS-SPGR表現(xiàn)了與關(guān)節(jié)鏡病變?cè)\斷較高的一致性。 3.通過關(guān)節(jié)軟骨OA組與對(duì)照組T2*弛豫時(shí)間測量對(duì)比分析：發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨在正常組與OA組之間存在差異性。這種差異主要發(fā)生在輕度OA病變組與正常組之間，說明OA病變?cè)缙陉P(guān)節(jié)軟骨形態(tài)改變不大，而主要是軟骨