正常成年兔膝關(guān)節(jié)軟骨 ADC 值和 FA 值的定量分析

正常成年兔膝關(guān)節(jié)軟骨ADC值和FA值的定量分析王俊江;肖國強;閆軍;陶開亮;秦旭棟;顧慶陟;高興;田征【摘要】ObjectiveToanalyzearticularcartilageinthekneesofnormaladultrabbitsbythevaluesofADCandFAanddescribeitschange.Methods40articularcartilageofnormaladultrabbits′kneeswereexaminedwith3D-WATScandDTI.ThevaluesofADCandFAofthetibiaweremeasured.DividingthetibiafromanteriortoposteriorintoA,B,C,D,EfivepartsreferringtoTukeyHSDahomogeneoussub-sets,thedifferenceinthesefivepartswereanalyzed.ResultsTheaveragevaluesofADCinthesefivepartswere(0.581±0.373),(0.863±0.616),(1.791±0.732),(1.3950.654),(1.463±0.787)×10-3mm2/s,respectively.TheaveragevaluesofFAinthesefivepartswere(0.587±0.212),(0.462±0.195),(0.333±0.169),(0.270±0.169),(0.347±0.191),respectively.TheresultsofADCandFAshowedsignificantstatisticaldifferences(P<0.05)amongtheseparts,exceptpartCandpartE(P=0.563>0.05).ConclusionThereisstatisticallysignificantdifferenceinthevaluesofADCandFAamong differentareaofarticularcartilagefromanteriortoposterior.ThevaluesofADCincreasesfirstandthendecreases,whilethevaluesofFAdecreasesfirstandthenincreases.%目的：分析其表觀彌散系數(shù)（averagediffusioncoefficient，ADC值）和部分各向異性指數(shù)（fractionalanisotropy，F(xiàn)A值）在不同區(qū)域的變化。方法選用正常成年新西蘭大白兔20只，進行矢狀位三維擾相脂肪抑制梯度回波（3D-WATS）序列和矢狀位彌散張量成像（DTI）掃描，掃描后圖像在工作站測量關(guān)節(jié)軟骨的ADC值和FA值。將脛骨表面軟骨參照TukeyHSDa均一子集由前到后分為A、B、C、D、E5組，分析各組間ADC值和FA值有無差異。結(jié)果正常成年新西蘭大白兔膝關(guān)節(jié)脛骨由前到后各組ADC值分別是（0．581±0．373）、（0．863±0．616）、（1．791±0．732）、（1．395±0．654）、（1．463±0．787）×10－3mm2／s，F(xiàn)A值分別為（0．587±0．212）、（0．462±0．195）、（0．333±0．169）、（0．270±0．169）、（0．347±0．191）。各組間ADC值和FA值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．05）。5組間兩兩比較，除C組與E組ADC值和FA值的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義外（P＝0．563），其余兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論正常成年新西蘭大白兔脛骨軟骨不同區(qū)其ADC值和FA值不同，由前至后ADC值先升高后降低，F(xiàn)A值則先降低后升高?！酒诳Q】《新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報》【年(卷),期】2017(040)003【總頁數(shù)】5頁(P348-352)【關(guān)鍵詞】膝關(guān)節(jié);關(guān)節(jié)軟骨;彌散張量成像;表面彌散系數(shù);部分各向異性指數(shù)【作者】王俊江;肖國強;閆軍;陶開亮;秦旭棟;顧慶陟;高興;田征【作者單位】新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011;新疆心腦血管病醫(yī)院放射科，烏魯木齊830011;新疆心腦血管病醫(yī)院放射科，烏魯木齊830011;新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011;新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011;新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011;新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011;新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨腫瘤外科，烏魯木齊830011【正文語種】中文R-33臨床中骨關(guān)節(jié)炎、涉及關(guān)節(jié)的骨折、毗鄰關(guān)節(jié)軟骨的骨腫瘤刮除術(shù)后、股骨頭壞死等一系列毗鄰關(guān)節(jié)軟骨的骨科疾病在臨床和基礎(chǔ)實驗中常常需要定量分析關(guān)節(jié)軟骨的改變,以評估治療前、后關(guān)節(jié)軟骨成分和結(jié)構(gòu)的改變，近年來磁共振擴散張量成像(diffusiontensorimaging，DTI)開始越來越廣泛地應(yīng)用在評價關(guān)節(jié)退變中。DTI是新的磁共振功能成像技術(shù)，可以在分子水平檢測關(guān)節(jié)軟骨的病變[1]，通過檢測組織內(nèi)水分子運動來反映組織的結(jié)構(gòu)特點與生物學(xué)行為，并對其表觀彌散系數(shù)(averagediffusioncoefficient,ADC值)和部分各向異性指數(shù)(fractionalanisotropy，F(xiàn)A值)定量分析，評價關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)成分的變化，提供軟骨內(nèi)的代謝和生化信息，為病變的檢出提供客觀的診斷依據(jù)。目前研究認為深層和淺層的軟骨的ADC值和FA值間有統(tǒng)計學(xué)意義[1]。應(yīng)用DTI檢測正常軟骨不同部位之間的差異有無統(tǒng)計學(xué)意義結(jié)論不統(tǒng)一[2-3]，且研究不多,一些研究在定量分析軟骨退變時，未將不同區(qū)域進行區(qū)分對待[4-5]。本研究應(yīng)用MR-DTI序列檢測正常成年兔軟骨不同區(qū)間ADC值和FA值的參考取值范圍以及差別間有無統(tǒng)計學(xué)意義，為臨床膝關(guān)節(jié)退變早期檢測的定量分析奠定基礎(chǔ)。20102.5～3.1kg，180～210d，動物合格證號：SYXK(新)2010-0001。31.0～1.5mL/kg0.01～0.02mL/kgMRXPhilipsIngenia3.0T3DWATScDTIADCFA3D-WATSc間：5min，45s；FOA=100(FH)×100(AP)×100(RL),0.5mm×0.5mm，層厚1.2mm，NSA=1，TR=20ms，TE=5ms。DTI采用EPI序列，總掃描時間：17min，19s；FOA=80(FH)×80(AP)×80(RL),像素1.2mm×1.2mm，層厚1.2mm，NSA=4，TR=4154ms，TE=80ms，翻轉(zhuǎn)角=90°,b值=500s/mm2。PhilipsDTI3D-WATSc(ROI)，避開韌帶和軟骨下骨，在脛骨關(guān)節(jié)軟骨面由前至后等距離依次采集15個部位(圖1)，錄入每個點的ADC值和FA值，不同部位膝關(guān)節(jié)軟骨ADC值和FA值參照TukeyHSDa均一子集將15個不同部位分成5組，即部位1～3為A組，部位4～6為B組，部位7～9為C組，部位10～12為D組，部位13～15為E組。Excel2007SPSS22.0ADCFATukeyHSDa155LSD為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。ADCFA1～12ADC1213～15FA1213～1512、3)。ADCFATukeyHSDa1～153A(1～3)、B(4～6)、C(7～9)、D(10～12)、E(13～15)5ADC(F=67.907，P<0.05FA(F=53.343，P<0.05LSDCE(P=0.563)外，其余各組的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(表2,圖4、5)。關(guān)節(jié)軟骨為透明軟骨，呈藍白色，自關(guān)節(jié)表面向骨端依次為表層/切線層(滑動帶)、中間層(過渡帶)、深層(放射帶)和鈣化層[6]。關(guān)節(jié)軟骨由軟骨細胞和細胞外基質(zhì)組成，軟骨細胞很少，不足總組織體積的10%。細胞外基質(zhì)主要包括水、膠原、蛋白多糖、脂肪、磷脂、蛋白質(zhì)和糖蛋白。水占關(guān)節(jié)軟骨濕重的65%～80%，30%的水分位于膠原纖維中，由表層至深層含量逐漸減少，關(guān)節(jié)面負重時水分流動潤滑關(guān)節(jié)。膠原成分主要是Ⅱ型膠原，相互交叉形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成軟骨的支架，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，能對抗緊張力和剪切力，其內(nèi)鑲嵌大量折疊的糖蛋白分子。蛋白多糖聚合物是一種復(fù)雜的大分子聚合物，帶負電荷，能吸引金屬陽離子(主要是Na+、Ca2+)，從而產(chǎn)生滲透壓作用而吸引水分子。同時分布在蛋白多糖分子上的固定的負電荷之間相互排斥，使其體積保持膨脹的狀態(tài)，從而吸收大量的水分子。磁共振擴散張量成像(diffusiontensorimaging，DTIADCFA[17-8]。ADCIIIIADCADCFA0FAADCFA分子水平對疾病進行研究，為軟骨早期成分改變提供了一種新的定量檢測手段。軟骨退變是一個由量變到質(zhì)變的過程。不同強度下的運動都會產(chǎn)生關(guān)節(jié)軟骨退變的傾向[9]，高強度的運動較中等強度運動能夠明顯地促進關(guān)節(jié)軟骨的退變，其作用機制為運動使軟骨以及滑膜細胞外環(huán)境改變從而產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，特3(MMPs-3)可以降解膠原，破壞其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，激活其他MMPs，IIα[10]。而MMPs-3MMPs-3的高表達，而且與關(guān)節(jié)的退變程度呈正相關(guān)[11]。ADCFADMMPs軟骨中自由水分子增多[12]，F(xiàn)A,ADCDTIADCADCFA間應(yīng)區(qū)別對待。DTI3D-WATSc0.6～1.3mm。從測量方便性考慮，像素越小測量越方便，一定范圍內(nèi)更精確；從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上考慮，圖像掃描層厚越小，像素越小時，圖像質(zhì)量下降，數(shù)據(jù)分析時無效值越多，影響數(shù)據(jù)的精確性。DTIb選擇。bADCbTEbb400～600s/mm2。本研究參考Crema等[14]的研究，選擇b值為500s/mm2。第三，DTI融合圖像的選擇。3D-WATSc3D-WATScTRTE31.0～1.5mL/kg0.01～0.02mL/kg1.25～1.5h，足以滿足實驗的需要。第五，實驗環(huán)境的溫度的穩(wěn)定。水件的統(tǒng)一。【相關(guān)文獻】RAYAJG,DETTMANNE,NOTOHAMIPRODJOM,etal.Feasibilityofinvivodiffusiontensorimagingofarticularcartilagewithcoverageofallcartilageregions[J].EurRadiol,2014,24(7):1700-1706.3.0TT2*定量分析評價膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎臨床應(yīng)用價值[J]CTMRI,2015,13(10):93-96.3.0TMRIT2-mapping[J]T1ρMRI[J],2014,23(2):111-116.3.0TMRIT2-mapping[J]MRI,2015,13(1):90-91.3TMRI[J]MRI分析[J]CTMRI,2015,13(7):101-103.MR[J].新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2015,38(10):1213-1215.T2-mapping.中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2014,25(12):877-881.[J]志,2011,28(10):1806-1807.