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定量性MRI在椎间盘退变中的研究进展

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590中国脊柱脊髓杂志20lO年第20卷第7期ChineseJournalofSt,ineandSpin*dCord.2010.V01.20,No.7定量性M砒在椎间盘退变中的研究进展胡富碧,杨汉丰,杜勇,陈耀康(川北医学院附属医院放射科637000四川南充市)doi:10.3969/j.issn.1004-406X.2010.07.15中图分类号:R681.5.R455.2文献标识码:A文章编号:1004-406X(2010)--07-0590—04椎问盘退变是腰腿痛常见原冈.严重影响了人们的日常生活和工作。传统的影像检查技术只能提供形态学上的病理变化.尚不能精确定量诊断早期椎问盘退变。磁共振成像(magneticresonance化学特性.所以能够在椎间盘发生形态改变之前反映组织学上的改变.是一种量化分析椎问盘退变的新方法。2imaging,MRI)具有多参数、多T2弛豫时间成像(T2mapping)技术乾弛豫时间是指横向磁化弛豫衰减到最大信号强度方位、多序列以及软组织分辨力高的特点,常常用于评估椎间盘退行性疾病。随着各种定量性MRI技术的发展,量化MRI方法可以更加精确、客观、无创的评价早期椎间盘退变.对椎间盘退变的评价已经从形态学评价发展为功能学评价.笔者对各种定量性磁共振新技术在椎问盘退变早期诊断中的研究进展综述如下。l椎间盘退变概述椎I’日】盘是一种纤维软骨组织.它由髓核、纤维环以及软骨终板构成。其中髓核的主要成分为蛋白多糖(proteo.glyeans。PGs)。由弹性蛋白和Ⅱ型胶原纤维编织的不规则网状结构组织:纤维环分为内外两层,由胶原纤维以及纤维软骨组成。正常成人椎间盘无血管,其营养物质主要靠从纤维环周边及终板向椎问盘中心弥散作用来提供【J】。椎问盘的退变是多种冈素共同作用的结果。营养不足与椎间盘退变的发生密切相关.其他因素对椎间盘退变的影响也多是通过这一途径实现的121。有关椎间盘退变的早期影像研究主要集中在形态学上的改变.最近的影像研究更加注重椎间盘分子生化水平上的变化13l。早期研究认为椎问盘退变主要是生物力学改变引起的现象。椎间盘退变时.其生化成分变化表现为PGs、胶原蛋白以及水含量减少,而PI五则以蛋白聚糖的降解为主。目前椎问盘退变的分类主要是基于磁共振影像表的37%时所需时间.可以通过T2弛豫时间图进行量化。T2弛豫时间测量是一种检测组织固有特性的无创性方法.目前该方法广泛应用于椎间盘的研究Ml。他弛豫时间成像(T2relaxationtimesimaging)的基本原理是通过采集不同的TE和TR的一系列加权图,然后计算出每个体素的T2值.最后使用图像后处理软件处理并用不同颜色表达形成他图。椎问盘内不同区域有不同’r2弛豫时间.影响他值的因素主要有软骨组织内各向异性(胶原纤维的排列)、胶原浓度以及水含量.但蛋白聚糖含量变化对其影响微弱191。Marinelli等【6J通过对14头小牛和5具尸体椎问盘标本的研究.测量了T2弛豫时间以及相对应区域水和蛋白聚糖含量.证实髓核和纤维环的T2弛豫时间与水的含量显著相关,而与蛋白聚糖的含量关系不大。Kruegerll0|等通过计算椎间盘T2弛豫时间研究椎间盘的含水量.采集了小于10岁和19—20岁两组受试者的腰椎间盘矢状位MR图像,并重构,12图.发现椎间盘他弛豫时间值在第2个lO年比第1个lO年有增加。由于他与水含量变化显著相关,理论上他值可作为检测椎间盘基质中水含量变化的连续测量方法.为定量分析早期退变椎间盘提供了新途径。Chui等lul研究发现他值与Thompson分级呈反比关系,Perry等17]连续测量-r退变椎间盘他值.采用改良型3D快速自选回波序列,获得5个志愿者椎间盘不同回波图像。并计算各自的平均,12弛豫时间,同时椎间盘退变分级采用常规5期法,发现在靠近终板的髓核区域所测的T2值最大,核内裂隙和周同纤维环区域的1r2值较小。与正常椎间盘相比较,皿、Ⅳ型退变椎间盘的1r2值显著减小。该研究示测量1r2值可以精确地对椎问盘退变进行分类和定性。T2mapping虽然具有检测组织生化改变的能力.但仍具有一定的局限性.包括扫描时间长.动态范围有限以及缺乏活体和体外连续性数据。3Tlrho成像技术Tl现,如椎问盘信号强度、高度以及撕裂等。常用的分类有两种:Thompson分类141和Pfirrmann分类阁。这些分类都存在一定的缺陷.不同等级退行性改变间的判断存在主观性.其标准不具有连续性,不能定量评估椎『日】盘的退变。因定量技术主要是测量感兴趣Ⅸ(regionofinterest.ROI)的各种磁共振成像参数(如T2弛豫时I’日J、TIrho、MTR以及表观弥散系数值等)或信号强度值.提供ROI的组织代谢和生第一作者简介:男(1985一),在读硕士,研究方向:腹部影像学研究及CT介入治疗电话:(0817)2262089通讯作者:杜勇E—mail:Hufubi@yahoo.cnE—mail:Yongdu2005@163.tomr}lo成像技术主要评价处于射频脉冲磁场下组织万方数据中围脊柱脊髓杂志2010年第20卷第7期ChineseJourmdofSpineandSpina/Cord,2010.V01.20.No.759l自旋弛豫值。该技术采用自旋锁定脉冲序列,设定系列自旋锁定时间,采集一系列T1rho加权图然后重建为彩色T1rho图,可对ROI进行定量分析1121,髓核蛋白聚糖的丢失发生于退变早期。常规MRI技术不能检测此种早期改变,而TIrho成像对软骨中蛋白聚糖改变敏感.可以通过对T1rho成像的研究进一步解释早期椎问盘退变与生化成分改变之间的关系。Nguyen等研究1131TIrho弛豫时间和髓核力学之间的相关性,定量评估T1rho弛豫时间与退变后糖胺聚糖(Glyeosaminoglycan,GAG)含量之间的关系。结果显示髓核TIrho弛豫时间与每于重糖胺聚糖、每湿重糖胺聚糖以及水含量呈线性正相关:随着椎闻盘退行性改变程度的加重.TIrho弛豫时间、每干重糖胺聚糖含量以及水含量均明显减少。Johannessen等Ⅲ幔用TIrho加权MRl分析了人类椎问盘退变和蛋白聚糖含量间关系,结果发现T1r}IO随着退变和年龄的增加.呈线性减小:生化分析显示TIrho与硫酸化糖胺聚糖含量呈显著线性相关关系.T1rho与水含量呈适度相关。Auerbaeh等【15l对lO个40。60岁无症状的受试者进行评估。测量ROIT1rho平均值.腰椎间盘退变分类采用pfirmana分类.结果示TIrho弛豫时间与椎问盘退行性改变湿著相关.与尸体椎间盘标本研究结果一致㈣。笔者认为T1rho成像在活体内研究椎间盘以及关节软骨方面是可行的.而且T1rho作为一种椎间盘和髓核退变的MRI定量指标,其应用前景广泛。有望在椎间盘退变早期做出精确诊断。4延迟对比增强磁共振成像技术(delayedgadolinium—enhancedMRI)延迟对比增强磁共振技术提供了一种能够评价椎间盘营养物质扩散的检测方法,可以反映椎问盘营养改变在退变中的作用。由于造影剂浓度与Tl值呈反比,可通过Tl值反映造影剂扩散情况。Niinim{tki等[J6陋过MRI测量椎问盘延迟强化值.观察体内椎J’日J盘营养物质供应情况:20个男性志愿者行I.STMRI扫描.并采集T2加权矢状位图像用于评估椎间盘退变.应用一系列矢状位单层反转恢复快速自旋回波序列(1R—FSE).在注入Gd—DTPA—BMA之前以及注入90rain后测量Tl弛豫时间.结果发现Tl下降的百分比与退变分类相关。此外,也有学者II"/,I目应用软骨延迟增强磁共振成像(delayedgadioliniumenhancedMRIofcartilage。DEMRIC)方案定量分析椎闯盘中的硫酸化糖胺聚糖。该技术基本原理是根据有关固定电荷密度在组织中电离子分布的理论进行磁共振成像。由于组织中固定电荷密度主要由GAG分子中的羧基和硫基所决定,阏此,可通过电荷密度成像反映GAG的含量。此项技术主要缺陷是需要注射对比剂,可能造成不良反应或副作用,而且注射对比剂后需要较长时问的等待才能检查。图像采集时间和Tl图重构时间也较长。注射前后扫描的图像位置难以完全一致,需要进行图像匹配。万方数据5磁化传递磁共振成像(MT—MRI)技术磁化传递(MT)技术:选用连续偏移共振的辐射脉冲,该脉冲的中心频率偏离水共振频率数百至数千Hz.可使被大分子运动的氢质子受到激励而饱和.而自由水氢质子不被该脉冲所激励.被大分子运动的氢质子受到激励后可以通过偶极交联和化学交换相互作用,将饱和性传递到邻近的自由水,产生新的图像对比【峥【而成像。采用MT脉冲肩动和脉冲消失时的两个MRI序列来获得的图像可以计算出磁化传递率(MTR),通过方程计算:MTR=(无MT脉冲时信号强度一开肩MT脉冲的信号强度)/开启MT脉冲的信号强度。MTR主要反映软骨中的胶原浓度。但基质结构的完整性也起到了一定的作用田。Antoniou等【2l{为了明确椎间盘基质成分与结构完整性对磁共振信号的影响。通过酶解牛椎间盘后行MRI扫描并测量相应参数,结果显示髓核经胶原酶降解后使弛豫时间硅著减少,MTR轻微减少。研究IN已证实了MTR在退变椎问盘中有所提高。MT—MRI技术可以测量组织的含水量,在反应椎间盘组织特性上较为敏感。然而。评价它在软组织中的细微变化时,需要优化MRI的设置条件(如偏频、射频脉冲的传输时间)。6弥散加权成像(DWI)技术椎间盘营养物质的渗透依靠分子弥散来完成,因此研究活体水分子弥散。有助于揭示椎间盘退变与营养物质减少的关系。DWI是一种评估活体组织水分子弥散作用的无创性检查方法,它能提供组织中水分子无序弥散运动快慢的信息㈣。在椎间盘研究中应用广泛。Niinimaki等例搜集了228例36~56岁的志愿者.行T2W及DWI扫描.测量L3,4.L5/sl推间盘表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficent,ADC)值。发现不同解剖水平腰椎问盘的ADC值无明显差异.且正常和退变椎间盘问的ADC值有相当部分重叠.认为目前的技术水平。所测的椎间盘ADC值临床价值有限。然而,Kealey等125'1分析了39例腰椎间盘退变患者及5例正常志愿者的腰椎椎间盘DWl数据。发现与正常椎间盘相比退变椎间盘的ADC值减低了9%.而年龄与椎间盘的ADC值无相关性。Ll,2~L5,Sl椎间盘的ADC值逐渐减小。可见有关腰椎椎间盘ADC值与退变关系的研究结果并不一致。椎间盘DWI的研究尚处于起步阶段.活体研究多局限于ADC值的测量上,尚缺乏DWI本身信号强度与Tl、T2信号之间联系的研究。有关DWl在椎间盘病理生理学变化过程中的价值与意义,以及量化DWI信号强度与椎间盘退变之问关系的研究有待深入。DWI运动的高敏感性使弥散信号受到诸多因素的影响.随着MRI硬件和成像技术的发展,梯度磁场以及空间分辨率的改善,弥散加权成像作为一种有潜力的椎间盘鼍化分析工具,将为稚闻盘退行性疾病的研究注入新的活力。7钠MⅪ技术592中国脊柱脊髓杂志2010年第20卷第7期ChineseJournalof印ineandSpinalCord,2010,V01.20,No。7目前有关椎间盘钠MRI的研究尚处于实验阶段。Na—MRI可以检测组织中钠离子的浓度与分布.并提供许多常规MRl无法提供的重要信息,在评估各种病变方面具有更高的精确度和特异性,已被应用于心肌梗死、大脑和脊柱成像等方面的研究。而在早期检测椎间盘退变方面.钠MRI将成为一种新的定量诊断方法126一。Na—MRI主要通过测量与蛋白聚糖含量相关的组织固有电荷密度(FCD)来定量分析蛋白聚糖,进而分析退变椎间盘组织内生化成分的改变。有研究证实椎间盘活体Na—MRI在技术上是可行的。并可用于评价椎间盘蛋白聚糖的含量1281。Wang等㈣对牛的椎间盘进行Na—MIu.并对样本应用l,9一二甲基亚甲蓝(DMMB)法测定PGs含量,显示钠和PGs呈高度线性相关。然而,与水相比.生物组织中Na+的浓度相对较低,钠磁共振信号明碌比质子磁共振信号低.NaMRI往往只能获得较低的信噪比和空间分辨率.扫描时间也较长.并对设备要求高。需要更高的场强和特殊的线圈.这蝗缺点了Na—MRI技术在临床中的应用。随着梯度技术的发展。采用超短rIE。以及可通过提高场强和使用高性能的探头改善分辨力和信噪比。8结语常规MRI在显示椎间盘退变方面提供了较好的解剖细节。而定量性MRI可以从分子水平上提供椎问盘代谢和生化信息.为检测椎间盘形态改变之前椎间盘生化微环境改变提供了新的方法。目前,T2mapping、T1rho成像以及DWI已较为广泛的用于临床研究中。T2mapping是检测椎间盘基质中水含量变化的可靠技术.具有用于临床评价椎问盘退变的能力。TIrho成像是一种磁共振增强对比的替代方法。比T2mapping具有更高的动态范嗣、无需高主磁场以及TIrho对蛋白聚糖含量敏感性高的优点。DWI能反应水分子弥散情况.可作为评价椎间盘内水分子弥散以及相应微环境变化的方法。上述技术可以互相补充,为临床早期精准可靠地评价椎间盘退变提供客观依据。其他技术(延迟对比增强磁共振技术、磁化传递磁共振成像、Na—MRI)在最初的研究中已经显示出早期定量分析稚间盘退变中巨大的潜力。然而,早期诊断椎间盘退变的准确性尚需要组织学、病理学的进一步研究,连续定量评估及长期随访也成为工作之重。随着磁共振硬件和图像分析软件的不断提高.椎间盘退变的定量性MRI研究成为椎间盘退变影像研究方向之一,将为临床诊断和治疗后评估提供更加町靠的信息。9参考文献1.肖越勇.脊柱介入治疗技术【M1.北京:人民军医出版社,2008.18.2.BuekwalterJA.Aginganddegenerationofthehumaninterver-tebraldisc[J].Spine。1995,20(11):1307-1314.3.HoughtonV.Imagingintervertebraldiscdegenerationm.JBone万方数据JointSurgAm。2006。88(suppl2):15—20.4.ThompsonJP.PeareeRH,ScheehterMT.eta1.Preliminarye・valuationofaschemeforgradingthegrossmorphologyofthehumanintervertebraldisc[J].Spine,1990,15(5):411-415.5.PfiiTmannCW,MetzdoffA.ZanettiM,eta1.Magneticresonanceclassificationoflumberintervertebraldiskdegeneration【J】.Spine,2001.26(17):1873-1878.6.MarinelliNL,HaushtonVM。MuflozA,eta1.T2relaxationtimesofintervertebraldisctissuecorrelatedwithwatercon.tentandproteoglycancontent[J].Spine,2009.34(5):520-524.7.PerryJ,HaughtonV,AndersonPA.11levalueofT2relaxationtimestocharacterizelumbarintervertebraldisks:preliminaryresults[J].AJNRAmJNeuroradioj.2006,27(2):337—342.8.DrewSC。SilvaP.CrozierS.eta1.AdiffusionandT2relax.ationMRIstudyoftheovinelumbarintervertebmldiscundercompressioninvitrom.PhysMedBi01.2004,49(16):3585-3592.9.AlhadlaqHA,XiaY.ModificationsoforientationaldependenceofmicroscopicmagneticresonanceimagingT(2)anisetropyincompressedarticularcartilage[J]-JMagnResonImaging,2005,22(5):665-673.10.KruegerEC,PerryJO,WuY,eta1.ChangesinT2relaxationtimesassociatedwithmaturationofthehumanintervertebraldisk[J].AJNRAmJNeuroradiol,2007,28(7):1237-1241.11.ChiuEJ,NewinDC,Se・galMR。eta1.MagneticresonanceimagingmeasurementofrelaxationandwaterdiffusioninthehumanlumbarintervertebraldiscundercompressioninvitromSpine,2001.26(19):437.444.12.PakinSK.SchweitzerME.RegatteRR.3D—T1rhoquantitationofpatellarcartilageat3.OT忉.JMagnResonImaging。2006,24(6):1357一1363.13.NguyenAM,JohannessenW,YoderJH,eta1.NoninvasivequantificationofhumannucleuspulposuspressurewithuseofTlrho—wetghtedmagneticresonanceimagingm.JBoneJointSurgAm,2008,90(4):796-802.14.JohannessenW.AuerbaehJD.WheatanAJ.eta1.AssessmentofhumandiscdegenerationandproteogiycancontentusingTlrho—weightedmagneticresonanceimaging[J].Spine,2006,31(11):1253—1257.15.AuerbaehJD,JohannessenW。BorthakurA,eta1.InvivoquantificationofhumanlumbardiscdegenerationusingT(Irho)一wei;shtedmagneticresonanceimaging明.EurSpineJ。2006,15(suppl3):¥338—344.16.NiinimiikiJL,ParviainenO,RuohonenJ,eta1.Invivoquart—tificationofdelayedgadoliniumenhancementinthenucleuspulposusofhumanintervertebraldisclJ].JMagnResonImag-ing.2006.24(4):796-800.17.VagaS,RaimondiMT,CaianiEG,eta1.Quantitativeasaea8-mentofintervertebraldiscglycosaminoglycandistributionbygadolinium-enhancedMRlinorthopedicpatients【J1.MagnResonMed。2008,59(1):85—95。中国脊柱脊髓杂志2010年第20卷第7期ChineseJournalofSpineand勋i蒯Cord,2010,V01.20.‰.7593冒留椎间盘组织工程支架材料的研究进展庄颖,黄博,李长青,周跃(第三军医大学附属新桥医院骨科400037重庆市)doi:10.39696.issn.1004--41)6X.2010.07.16中图分类号:R681.5.Q813.3文献标识码:A文章编号:1004-406X(2010)-07-0593-05椎间盘退变性疾病是现代社会中一种常见病和多发病.其中以椎阁盘突出症最为常见.是引起腰腿痛的常见病因,严重影响患者生活质量【ll。组织工程修复椎间盘退行性变是近年来脊柱外科领域基础研究的热点.研究开发符合椎间盘结构与功能的移植物。对退变椎间盘进行功能重建,已成为治疗椎间盘退变性疾病较理想的解决方案口川。目前组织丁程椎间盘的研究主要集中在种子细胞、支架材料、生物活性因子三个方面。笔者就椎间盘组织工程支架材料的研究进展综述如下。外构建提供i维的细胞生长支架.使细胞间形成适宜的空间分布和细胞联系;(2)提供特殊的生长和分化信号,维持细胞的定向分化。理想的椎间盘组织工程支架材料应具有如下特点:(1)良好的生物相容性.包括组织相容性和细胞相容性;(2)良好的生物降解性和降解速率可控性;(3)无抗原性;(4)良好的材料一细胞界面;(5)具有三维立体多孔结构;(6)有良好可塑性和力学性能[51。2支架材料的分类目前常用的组织工程支架材料可分为天然生物材1支架材料的功能和要求料、人工合成材料以及复合材料3大类。天然生物材料包括胶原蛋白、藻酸盐、琼脂糖、纤维蛋白、壳聚糖和明胶等。人工合成材料包括合成高分子有机材料和生物陶瓷材料。常用的有聚乳酸、聚乙醇酸、羟基支架材料在组织工程研究中起着替代细胞外基质或组织、器官基质的作用,主要功能为:(1)为组织或器官体第一作者简介:男(1979一).博士.研究方向:脊拄外科电话:(023)68755608E-mail:zhuangyingsyd@163.com磷灰石、聚磷酸钙、生物活性玻璃母等。复合材料是由两种或两种以上的不同材料优化组合而成。单一类型材料一般难以满足组织工程细胞外支架材通讯作者:周跃E-raail:happyzhou@vip.163.com18.VagaS。RaimondiMT。PeronamirationdiscbyfortheF.eta1.Division解heImoftheopti・200S.26(1):88一102.24.Niinin也kiJ,Korkiakoskivisualdegenerationdiffusion641—647.25.KealeySM.AhoT,DelongD,eta1.Assessmentnormalofapparentmoleculareva]uationintervertebralA.ojala0,eta1.AssociationbetweenintervertebralIksondiscsandtheapparentGadolinium-EnhancedMRI[JlJMagnResonImag-ofing。2009。29(6):1443—1449.19.许乙凯.磁共振造影荆及临床应用【M】.北京:人民卫生出版社,2003.“.20.LanrentD,WasvaryJ,YinJ,eta1.Quantitativeandqualitativecoefficient【J】.MagnIn[1aging,2009,27(5):蛐merltnetizationdiffusioncoefficientinlumbardisks:initial569-574.anddegeneratedintervertebralofanicuI甜cartilageintransferthegoatkneewithInt唔-experience【J】.Radiology.2005,235(2):ima西Ⅱg[J1.MagnResortImaging,2001,19(10):1279-1286.21.AntoniouJ。MwaleF。DemersCN,etofenzynmtieallyofintervertebral26.WangC,MeArdleE,FentyM,eta1.Validationofsodiuma1.Quantitativema髓etieinduceddegradationofmagneticresonanceima百ngofintervertebraldisc【J】.Spine,re&叫anceimaging2010,35(5):505—510.27.OotmKJ,CannellaM,VegaAJ,ata1.23Naingforthestudyofspinaldiscthenucleuspuiposns(14):1547—1554.22.Antoniouresonarleediscs[J].Spine,2006.31TQFNMRimag-MagnReson。tissue[II.JJ,PikeGB,SteffenT。etimaginginthea1.Quantitativeofmagnetic2008.195(1):“2一“5.28.InskoEK,ClaytonDB,Elliottingas¥曙smentdegenerativediscMA.InatvivosodiumMRimag-disease[J].MagnResonMed.1998.40(6):900-907.23.Bothwateroftheintervertebraldisk4T[J1.AcadRadiol,2002.9Y.OcherashviUiA,DanielsD,eteompartmentationincella1.Quantificationbyof(7):800—804.suspensionsdiffusion—(收稿日期:20l咖3—17修回日期:20lo.o扣26)weig}ItedandT(2)-weigIltedMRIU】.MagnResonImaging,(本文编辑剜彦)万方数据

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