正常成年兔膝关节软骨 ADC 值和 FA 值的定量分析

正常成年兔膝关节软骨ADC值和FA值的定量分析王俊江;肖国强;闫军;陶开亮;秦旭栋;顾庆陟;高兴;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：分析其表观弥散系数（averagediffusioncoefficient，ADC值）和部分各向异性指数（fractionalanisotropy，FA值）在不同区域的变化。方法选用正常成年新西兰大白兔20只，进行矢状位三维扰相脂肪抑制梯度回波（3D-WATS）序列和矢状位弥散张量成像（DTI）扫描，扫描后图像在工作站测量关节软骨的ADC值和FA值。将胫骨表面软骨参照TukeyHSDa均一子集由前到后分为A、B、C、D、E5组，分析各组间ADC值和FA值有无差异。结果正常成年新西兰大白兔膝关节胫骨由前到后各组ADC值分别是（0．581±0．373）、（0．863±0．616）、（1．791±0．732）、（1．395±0．654）、（1．463±0．787）×10－3mm2／s，FA值分别为（0．587±0．212）、（0．462±0．195）、（0．333±0．169）、（0．270±0．169）、（0．347±0．191）。各组间ADC值和FA值的差异有统计学意义（P＜0．05）。5组间两两比较，除C组与E组ADC值和FA值的差异均无统计学意义外（P＝0．563），其余两组间差异有统计学意义。结论正常成年新西兰大白兔胫骨软骨不同区其ADC值和FA值不同，由前至后ADC值先升高后降低，FA值则先降低后升高。【期刊名称】《新疆医科大学学报》【年(卷),期】2017(040)003【总页数】5页(P348-352)【关键词】膝关节;关节软骨;弥散张量成像;表面弥散系数;部分各向异性指数【作者】王俊江;肖国强;闫军;陶开亮;秦旭栋;顾庆陟;高兴;田征【作者单位】新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011;新疆心脑血管病医院放射科，乌鲁木齐830011;新疆心脑血管病医院放射科，乌鲁木齐830011;新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011;新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011;新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011;新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011;新疆医科大学第一附属医院骨肿瘤外科，乌鲁木齐830011【正文语种】中文R-33临床中骨关节炎、涉及关节的骨折、毗邻关节软骨的骨肿瘤刮除术后、股骨头坏死等一系列毗邻关节软骨的骨科疾病在临床和基础实验中常常需要定量分析关节软骨的改变,以评估治疗前、后关节软骨成分和结构的改变，近年来磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging，DTI)开始越来越广泛地应用在评价关节退变中。DTI是新的磁共振功能成像技术，可以在分子水平检测关节软骨的病变[1]，通过检测组织内水分子运动来反映组织的结构特点与生物学行为，并对其表观弥散系数(averagediffusioncoefficient,ADC值)和部分各向异性指数(fractionalanisotropy，FA值)定量分析，评价关节软骨基质成分的变化，提供软骨内的代谢和生化信息，为病变的检出提供客观的诊断依据。目前研究认为深层和浅层的软骨的ADC值和FA值间有统计学意义[1]。应用DTI检测正常软骨不同部位之间的差异有无统计学意义结论不统一[2-3]，且研究不多,一些研究在定量分析软骨退变时，未将不同区域进行区分对待[4-5]。本研究应用MR-DTI序列检测正常成年兔软骨不同区间ADC值和FA值的参考取值范围以及差别间有无统计学意义，为临床膝关节退变早期检测的定量分析奠定基础。20102.5～3.1kg，180～210d，动物合格证号：SYXK(新)2010-0001。31.0～1.5mL/kg0.01～0.02mL/kgMRXPhilipsIngenia3.0T3DWATScDTIADCFA3D-WATSc间：5min，45s；FOA=100(FH)×100(AP)×100(RL),0.5mm×0.5mm，层厚1.2mm，NSA=1，TR=20ms，TE=5ms。DTI采用EPI序列，总扫描时间：17min，19s；FOA=80(FH)×80(AP)×80(RL),像素1.2mm×1.2mm，层厚1.2mm，NSA=4，TR=4154ms，TE=80ms，翻转角=90°,b值=500s/mm2。PhilipsDTI3D-WATSc(ROI)，避开韧带和软骨下骨，在胫骨关节软骨面由前至后等距离依次采集15个部位(图1)，录入每个点的ADC值和FA值，不同部位膝关节软骨ADC值和FA值参照TukeyHSDa均一子集将15个不同部位分成5组，即部位1～3为A组，部位4～6为B组，部位7～9为C组，部位10～12为D组，部位13～15为E组。Excel2007SPSS22.0ADCFATukeyHSDa155LSD为差异有统计学意义。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，其余各组的差异具有统计学意义(表2,图4、5)。关节软骨为透明软骨，呈蓝白色，自关节表面向骨端依次为表层/切线层(滑动带)、中间层(过渡带)、深层(放射带)和钙化层[6]。关节软骨由软骨细胞和细胞外基质组成，软骨细胞很少，不足总组织体积的10%。细胞外基质主要包括水、胶原、蛋白多糖、脂肪、磷脂、蛋白质和糖蛋白。水占关节软骨湿重的65%～80%，30%的水分位于胶原纤维中，由表层至深层含量逐渐减少，关节面负重时水分流动润滑关节。胶原成分主要是Ⅱ型胶原，相互交叉形成网络构成软骨的支架，结构稳固，能对抗紧张力和剪切力，其内镶嵌大量折叠的糖蛋白分子。蛋白多糖聚合物是一种复杂的大分子聚合物，带负电荷，能吸引金属阳离子(主要是Na+、Ca2+)，从而产生渗透压作用而吸引水分子。同时分布在蛋白多糖分子上的固定的负电荷之间相互排斥，使其体积保持膨胀的状态，从而吸收大量的水分子。磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging，DTIADCFA[17-8]。ADCIIIIADCADCFA0FAADCFA分子水平对疾病进行研究，为软骨早期成分改变提供了一种新的定量检测手段。软骨退变是一个由量变到质变的过程。不同强度下的运动都会产生关节软骨退变的倾向[9]，高强度的运动较中等强度运动能够明显地促进关节软骨的退变，其作用机制为运动使软骨以及滑膜细胞外环境改变从而产生基质金属蛋白酶(MMPs)，特3(MMPs-3)可以降解胶原，破坏其网状结构，激活其他MMPs，IIα[10]。而MMPs-3MMPs-3的高表达，而且与关节的退变程度呈正相关[11]。ADCFADMMPs软骨中自由水分子增多[12]，FA,ADCDTIADCADCFA间应区别对待。DTI3D-WATSc0.6～1.3mm。从测量方便性考虑，像素越小测量越方便，一定范围内更精确；从数据的准确性上考虑，图像扫描层厚越小，像素越小时，图像质量下降，数据分析时无效值越多，影响数据的精确性。DTIb选择。bADCbTEbb400～600s/mm2。本研究参考Crema等[14]的研究，选择b值为500s/mm2。第三，DTI融合图像的选择。3D-WATSc3D-WATScTRTE31.0～1.5mL/kg0.01～0.02mL/kg1.25～1.5h，足以满足实验的需要。第五，实验环境的温度的稳定。水件的统一。【相关文献】RAYAJG,DETTMANNE,NOTOHAMIPRODJOM,etal.Feasibilityofinvivodiffusiontensorimagingofarticularcartilagewithcoverageofallcartilageregions[J].EurRadiol,2014,24(7):1700-1706.3.0TT2*定量分析评价膝关节骨性关节炎临床应用价值[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].新疆医科大学学报,2015,38(10):1213-1215.T2-mapping.中国临床医学影像杂志,2014,25(12):877-881.[J]志,2011,28(10):1806-1807.