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目的:采用纳米压痕技术、病理分级和标准化磁共振T1rho/T2mapping扫描技术的结合,研究关节软骨不同阶段退变MR检查改变数据与关节软骨微观水平力学性质改变的匹配关系,探讨建立关节软骨退变的无创早期定量诊断方法,为临床OA早期诊断及早期干预提供精确依据。方法:对20例OA膝关节进行X线检查、术前完善一般临床资料和核磁共振T1rho、T2mapping序列及常规序列扫描,研究区域为股骨内髁远端、股骨外髁远端、股骨后髁内侧、股骨后髁外侧,术后完善组织病理学染色和评分,采用纳米压痕技术完善生物力学检查。组织病理学评分、MRI半定量测量结果(软骨容积分级、软骨缺损分级、软骨下骨骨髓损害评分)、功能性MR数据、力学检测结果应用ANOVA检验,按不同部位分区,对均值的差异进行比较。用回归分析评价组织病理学分级、力学数据与磁共振结果的相关关系。结果:1、膝关节内侧关节的软骨缺损比外侧关节软骨缺损严重,半定量MRI软骨缺损评分仅仅能够区分病理学第2级与第3级的区别,内侧股骨髁软骨下骨骨髓损害评分最高,内侧胫骨平台、外侧胫骨平台、内侧股骨髁、外侧股骨髁之间的软骨容积呈依次递增。2、按内髁远端、外親远端、内侧后髁、外侧后髁的四分区,整体而言,内髁远端的T1rho测量值和T2mapping测量值均高于其他3个部位。不同组织病理学分级的T1rho/T2mapping测量值的均值依等级增大而增大。除外第1、2级或第4、5级外,T1rho测量值在各组织病理等级之间有统计学差异。T2mapping测量值在第2-6级之间有统计学差异。T2mapping图像可直接通过色阶的不同,直观反映组织病理学严重程度的不同。T2mapping/T1rho测量值与组织病理学分级(2级至6级)的相关性更为密切。T1rho测量值30、120以及T2mapping测量值35、125可作为术前判断组织病理学严重程度的标准。3、内髁远端软骨的弹性模量和硬度均高于其他三个部位的弹性模量和硬度,四个部位的软骨的弹性模量可以与术后软骨组织病理等级均呈正相关,其软骨弹性模量和与MRI T1rho/T2mapping测量值呈正相关,可以利用相关性曲线,术前获取关节软骨的T2mapping测量值,计算该软骨部位力学数据准确对应软骨退变病理等级,以便更早期的诊断关节软骨的退变。结论:MRIT2mapping/T1rho可用于反映软骨不同时期(组织病理学第2-6级)的退变。其定量的软骨显像检测是反映OA患者早期细胞外基质变化的有效方法。MRI T1rho/T2mapping有助于骨关节炎的诊断,从而可以早期开始治疗,避免OA进展。