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第一部分前交叉韧带损伤分级与弥散张量成像、双源CT成像的相关性研究目的:利用弥散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)及双源 CT(Dual source CT,DSCT),分析各向异性分数(Fractional anisotropy,FA)、表观弥散系数(Apparent diffusion coefficient,ADC)、CT值与前交叉韧带损伤分级的相关性,探讨DTI及双源CT定量评估前交叉韧带损伤程度的可行性及价值;并利用纤维示踪成像(Diffusion tensor tractography,DTT)及双能肌腱韧带模式重建图像直观显示前交叉韧带的形态学变化。方法:研究对象:选取临床上怀疑前交叉韧带损伤,在关节镜下确诊前交叉韧带损伤的病人35例,病史超过3个月,年龄在18-45岁。正常健康前交叉韧带20例。扫描参数、图像处理、数据测量:MR扫描采用Siemens 3.0T Verio磁共振进行扫描,行常规SE序列扫描,包括矢状位T1WI、T2WI、PD-FS、轴位PD-FS、冠状位PD-FS,矢状位DTI采用快速平面回波技术(Echo planar imaging,EPI),定位为常规矢状位,b=400s/mmm2,扩散方向:20个方向。CT扫描机器为Siemens Definition FLASH,管电压高低压分别为140kV和80kV,4Dcase自动管电流调节技术,准直20×0.6mm,螺距0.7mm,重组层厚0.75mm,重建增量0.5mm,视野(FOV)250mmm。CT三维重建方法包括多平面重建(MPR)及容积再现(VRT)。扫描范围:股骨髁上缘-胫骨髁及腓骨小头下缘。将扫描所获得的MR原始数据传输至Siemens工作站,利用工作站自带软件进行后处理,生成彩色编码FA图、ADC图,在前交叉韧带解剖图与FA融合图上沿前交叉韧带损伤区手动描绘感兴趣区(Region of interest,R0I),面积取2.0-2.5cm2,共放置相邻三个层面,记录各层面FA值及ADC值;双源CT利用双能模式(Dual Energy)肌腱韧带(Tendon)模块下对膝关节进行扫描,选取韧带损伤区为ROI区,测量其CT值。以上数据重复测量3次,取平均值。统计学方法:采用SPSS19.0统计软件,将正常前交叉韧带定义为0级损伤,不同前交叉韧带损伤分级ADC值、FA值、CT值比较采用单向方差分析(One-Way AN0VA),方差不齐时,采用近似Welch法校正,组间两两比较采用LSD法分析,方差不齐采用Dunnett-T3法检验分析,检验水准为α =0.05,P<0.05为差异有统计学意义。前交叉韧带损伤分级与FA值、ADC值的相关性分析采用Spearman相关性分析。结果:1、不同损伤分级的前交叉韧带之间FA值、ADC值、CT值比较,差异均具有统计学意义(P=0.000,P=0.000,P=0.000)。组间两两比较显示,FA值比较,除Ⅰ级与Ⅱ级损伤差异无统计学差异外,其余各组间的FA值差异具有统计学意义。ADC值比较,除Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅲ级与Ⅳ级损伤差异无统计学意义外,其余各组间的ADC值差异有统计学意义。CT值比较,除0级与Ⅰ级、Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级损伤差异无统计学意义外,其余各组间的CT值差异有统计学意义。2、前交叉韧带损伤程度与FA值、ADC值、CT值有一定的相关性,损伤程度越大,其FA值越低、ADC值越高、CT值越高,其中与弥散张量成像FA值相关性最强,是反映前交叉韧带损伤程度的重要参数。3、纤维示踪成像能直观显示前交叉韧带的形态,正常的前交叉韧带纤维束完整、连续,表现为蓝色纤维束,不同损伤程度的前交叉韧带表现为纤维束中断、走形紊乱,甚至局部纤维减少、缺如,局部区域混杂不同比例的红色、绿色杂乱纤维束。4、双能肌腱韧带模式重建图像,正常前交叉韧带的走形自然、连续,形态正常,双能染色色彩均匀、饱满;前交叉韧带损伤则呈不同程度的形态增粗,双能染色后呈不同程度色彩减少或者消失。结论:1、随着前交叉韧带损伤分级增加,FA值降低、ADC值升高、CT值降低。FA值、ADC值、CT值能够在一定程度上定量地评估前交叉韧带损伤的程度,其中FA值的诊断鉴别价值最高。前交叉韧带弥散张量成像、双源CT能够从分子水平上探测组织的微观结构变化。2、纤维示踪成像及双能肌腱韧带成像能直观显示正常与不同损伤分级的前交叉韧带的形态,可直观地了解韧带损伤情况。第二部分前交叉韧带重建术后移植物的弥散张量成像、双源CT成像研究目的:利用DTI和双源CT成像技术,分析前交叉韧带肌腱移植物重建术前、后的FA值、ADC值、CT值。分析重建术后不同时期肌腱移植物的FA值、ADC值、CT值变化,并与正常前交叉韧带比较,了解肌腱移植物的重塑过程。方法:研究对象:选择关节镜中诊断为Ⅲ级、Ⅳ级损伤的患者,及正常健康志愿者,其中Ⅲ级损伤10例、Ⅳ级损伤13例,正常20例,并于重建术后第3个月、第6个月复查。扫描参数、图像处理、数据测量:同第一章。统计学方法:重建术前与术后前交叉韧带的FA值、ADC值、CT值的比较采用配对T检验或配对符号秩和检验。将Ⅲ级、Ⅳ级损伤作为一个术后组与正常组比较,正常与重建术后3个月、术后6个月的FA值、ADC值、CT值之间比较采用独立样本T检验,非正态分布或方差不齐,采用独立样本的秩和检验,检验水准为α=0.05,P<0.05认为结果差异有统计学意义。结果:1、Ⅲ级、Ⅳ级损伤的前交叉韧带重建术前与术后FA值、ADC值、CT值比较。FA值比较,Ⅲ级、Ⅳ级损伤重建术后3个月、6个月与术前比较差异均有统计学意义,Ⅳ级损伤术后3个月、6个月比较差异有统计学意义,而Ⅲ级损伤术后3个月、6个月比较差异无统计学意义。ADC值比较,Ⅲ级、Ⅳ级损伤的各个时期比较差异均有统计学差异。CT值比较,Ⅲ级、Ⅳ级损伤重建术后3个月、6个月与术前比较差异均有统计学意义,而术后3个月、6个月比较差异无统计学意义。2、正常组及重建术后组3个月、6个月FA值、ADC值、CT值比较。FA值比较,正常与重建术后3个月比较差异有统计学意义,与重建术后6个月比较差异无统计学意义。ADC值比较,正常与重建术后3个月、6个月比较差异均有统计学意义。CT值比较,正常与重建术后3个月、术后6个月差异均无统计学意义。3、DTT显示重建术后移植物走形正常,形态规整,为蓝色纤维束,重建术后3个月、重建术后6个月与正常前交叉韧带无明显形态学差异。4、双能肌腱韧带模式重建图像,重建术后的移植物韧带走形自然、连续,形态正常,双能染色韧带色彩均匀、饱满,重建术后3个月、重建术后6个月与正常前交叉韧带无明显双能染色差异。结论:1、随着重建术后时间延长,前交叉韧带移植物的FA值升高、ADC值降低、CT值降低,能在一定程度上定量地评估术后移植物组织的修复程度。弥散张量成像、双源CT能够从分子水平探测术后移植物组织微观结构变化、肌腱移植物往"韧带化"的转归过程。2、前交叉韧带重建术后6个月移植物的纤维排列各向异性与正常韧带相似,重建术后6个月内,肌腱移植物组织尚未完全成熟重塑,但移植物无明显水肿及渗出。3、纤维示踪成像能很好显示重建术后肌腱移植物走形、形态,能直观显示其修复情况。双能肌腱韧带模式图显示重建术后肌腱移植物染色情况。