论文部分内容阅读
目的:
1.关节腔内注射木瓜蛋白酶溶液建立兔骨性关节炎动物模型,模拟骨性关节炎早、中、晚期的软骨改变,并评价其病理基础；
2.对不同时期兔骨性关节炎动物模型进行软骨延迟增强磁共振成像,对软骨的T1弛豫时间进行测量和分析,探讨软骨延迟增强磁共振成像对骨性关节炎的应用价值,分析软骨的病理生理改变对T1弛豫时间的影响；
3.对不同时期的兔骨性关节炎模型进行T2-mapping成像,对软骨的T2弛豫时间进行测量和分析,探讨T2-mapping成像对骨性关节炎的应用价值,分析软骨的病理生理改变对T2弛豫时间的影响；
4.对正常成人和骨性关节炎患者的膝关节进行软骨延迟增强磁共振成像和T2-mapping成像,并对软骨的T1弛豫时间和T2弛豫时间进行测量和分析,探讨软骨延迟增强磁共振成像和T2-mapping成像在骨性关节炎诊断方面的临床应用价值。
材料和方法:
一、兔骨性关节炎模型关节软骨的磁共振生理成像研究
1.动物模型的建立:
选用成年新西兰大白兔24只,随机分为A、B、C、D四组:A、B、C三组按不同剂量在左膝关节内注入0.3 ml(2％)木瓜蛋白酶溶液,建立早、中、晚期关节软骨退变动物模型,右膝关节和D组分别作为对照组和空白组。
2.MRI检查的时间和成像方法:
A组在第一次注药后24小时内、B组在第三次注药后24小时内、C组在第三次注药后一个月进行扫描,A、B、C组扫描的同时对同期D组(空白组)进行磁共振成像。采用美国GE公司生产的Signa EXCITE HD(GE healthcare)3.0 T超导磁共振成像仪,接收线圈为机器自带的头颈联合线圈。先行双膝矢状位FSE、GRE、T1-mapping及T2-mapping成像检查,然后通过耳缘静脉注射双倍剂量Gd-DTPA对比剂后即刻、注射后1.5小时、2.0小时、2.5小时和4.0小时分别行双膝矢状位FSE、GRE、T1-mapping及T2-mapping成像检查,分别测量关节软骨的T1弛豫时间和T2弛豫时间。扫描完成后将动物处死取双膝关节软骨做组织学HE染色和检测蛋白多糖含量的阿尔新兰染色。
3.图像后处理:
将T1-mapping和T2-mapping图像传送至ADW4.3工作站,经T1 map和T2map软件(GE公司)处理后产生彩色T1和T2图并与相应解剖图像叠加融合。将图像处理完毕后在股骨内、外侧髁的前、中、后各取3个点及胫骨内、外侧平台的前、后各取2个点共10个感兴趣区,测定关节软骨平扫和增强后各个时间点的T1和T2驰豫时间并取平均值。
4.统计学分析:
使用SPSS13.0软件包,采用重复测量的方差分析对A、B、C组各组处理组、对照组与空白组之间在不同时间点软骨的T1、T2弛豫时间变化进行分析；对各处理组组内在不同时间点及不同时间点各处理组之间软骨的T1、T2弛豫时间比较采用单向方差分析；两两比较采用LSD法,方差不齐采用Tamhanes T2法,取P<0.05为差异有统计学意义。
二、磁共振生理成像在人膝骨性关节炎的临床应用
1.研究对象:
包括38例骨性关节炎患者和10例健康志愿者。正常组10例:男女各5例,年龄23～28岁,平均年龄25.2岁,无膝关节疼痛、外伤和其他病史。骨性关节炎组38例:其中男17例,女21例,年龄21～64岁,平均年龄46.1岁;纳入标准为有关节疼痛及功能障碍等症状的患者,MRI检查前无关节镜检查及膝关节手术的病史；如有外伤史,X线需排除明显膝部骨折症状;其中23例MR检查后行膝关节检查及膝关节手术。
我们结合WOMAC骨关节炎指数评分及K-L放射学标准较膝关节骨性关节炎患者分为轻、中、重三组。
2.关节软骨的磁共振成像
使用GE Signa EXCITE HD(GE healthcare)3.0 T超导磁共振成像仪,接收线圈为膝关节线圈,取仰卧位,足先进,膝关节轻度外旋10～15度。在定位像基础上进行常规横断位、矢状位及冠状位扫描,扫描完成后进行矢状位的GRE、T1—mapping及T2-mapping扫描。扫描完成后通过肘静脉注射Gd-DTPA2小时后再次行矢状位的PD、T1WI、GRE及T1-mapping扫描。
3.图像后处理
将T1-mapping及T2-mapping图像信息传至AW4.3工作站。在AW4.3工作站利用T1 map和T2 map软件将T1-mapping和T2-mapping图像进行重建得到伪彩图。分别对内侧股骨髁、外侧股骨髁、内侧胫骨平台及外侧胫骨平台的前、中、后各三个点进行测量并取平均值。
4.统计学分析
对测得的数据利用SPSS13.0统计软件进行统计学处理,采用单向方差分析比较不同部位各组问的T1弛豫时间和T2弛豫时间的差异；相同部位组间两两比较采用LSD法,方差不齐采用Tamhanes T2法,取P<0.05为差异有统计学意义。
结果:
1.病理结果显示A组到C组处理组为关节软骨退变的过程:空白组及对照组关节软骨呈淡蓝色,色泽明亮,软骨表面无充血,组织学检查软骨表面无缺损及纤维化改变；处理组左侧膝关节逐渐肿大,关节积液变混浊,关节软骨色泽暗淡、表面充血,胫骨平台出现大小不一的软化灶,组织学检查软骨表面轻度纤维化,软骨细胞减少、排列紊乱,阿尔新兰染色显示蛋白多糖含量较正常组和空白组减少,这些现象随着造模时间的增长而逐渐加重。
2.动物模型软骨T1弛豫时间的测量:关节软骨在平扫及注射对比剂后不同时间点T1弛豫时间的改变,各对照组与同期空白组间差异无统计学意义(P>0.05),各处理组与对照组间存在统计学差异(P<0.05)；各处理组在平扫及注射对比剂后不同时间点的T1弛豫时间之间存在统计学差异(P<0.05),以注射对比剂后2.0小时T1弛豫时间最短；平扫时和注射对比剂后2.0小时A组空白组及各处理组间两两比较,仅平扫时A组处理组和空白组间无统计学差异(P>0.05),其余各两者间均有统计学差异(P<0.05)。
3.动物模型软骨T2弛豫时间的测量:关节软骨在平扫及注射对比剂后不同时间点T2弛豫时间的改变,各对照组与同期空白组之间差异无统计学意义(P>0.05),各处理组与对照组间存在统计学差异(P<0.05);各处理组在平扫及注射对比剂后不同时间点的T2弛豫时间之间存在统计学差异(P<0.05),A处理组以注射对比剂后1.5～2.5小时T2弛豫时间最短,B、C组处理组以注射对比剂后2.0小时T2弛豫时间最短；平扫和注射对比剂后2.0小时空白组及各处理组间两两比较,平扫时A组与C组处理组间无统计学意义(P>0.05),注射对比剂后2.0小时B组处理组和空白组间无统计学差异(P>0.05),其余各两者间均有统计学差异(P<0.05)。
4.正常膝关节及骨性关节炎软骨T1弛豫时间的测量:平扫时不同部位软骨的T1弛豫时间,在内侧股骨髁、外侧股骨髁、内侧胫骨平台及外侧胫骨平台正常组与轻度病变组间差异无统计学意义(P>0.05),各部位其余各组间差异存在统计学意义(P<0.05)；延迟增强扫描时不同部位各组间差异均存在统计学意义(P<0.05)。
5.正常膝关节及骨性关节炎软骨T2弛豫时间的测量:平扫时不同部位软骨的T2弛豫时间,在内侧股骨髁、外侧股骨髁及外侧胫骨平台轻度与中度病变组间差异无统计学意义(P>0.05),各部位其余各组间差异存在统计学意义(P<0.05)。
结论:
1.通过在兔膝关节腔内重复注射木瓜蛋白酶溶液能够建立骨性关节炎动物模型,具有造模时间短、可重复性高等优点,能够较好的模拟人膝关节骨性关节炎发生发展过程中软骨的病理生理改变；
2.兔骨性关节炎动物模型退变软骨的T1弛豫时间在经静脉注射对比剂后会发生改变,当使用双倍剂量对比剂时,峰值出现在注射后2.0小时；平扫时软骨的T1弛豫时间可以用来区分中、重度退变软骨,注射对比剂后2.0小时软骨的T1弛豫时间可以用来区分正常和不同退变程度的软骨,但是标准尚需进一步研究；
3.兔骨性关节炎动物模型退变软骨的T2弛豫时间在注射对比剂后会发生变化,这种变化可以用来区分中、重度退变软骨:平扫时的T2弛豫时间可以用来区分正常软骨和退变软骨,利用延迟增强成像的T2弛豫时间对区分退变软骨的意义不大；
4.人膝关节骨性关节炎退变软骨在进行延迟增强扫描时较平扫的T1弛豫时间会发生改变,可以用来检测软骨的退变;平扫时软骨的T1弛豫时间可以用来区分中、重度退变软骨,延迟增强成像时T1弛豫时间可以用来区分正常和不同退变程度的软骨,但是标准尚需进一步研究；
5.平扫软骨的T2弛豫时间可以用来对退变软骨进行检测,但是对区分软骨退变的程度意义不大。