骨关节疾病新技术——软骨延迟增强磁共振成像

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楼主 2018-06-18 19:00:23
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作者:佚名 来源:医学网站

关节软骨主要由水、蛋白多糖和胶原等细胞外基质及分布在其中的软骨细胞所构成,在基质中胶原与蛋白多糖的比例约为3∶1,蛋白多糖是由核心蛋白与糖胺聚糖 (GAG)共价结合而成,GAG含有带负电荷的羧基和硫酸基团,根据同种电荷相互排斥原理,带负电荷的钆喷酸葡胺Gd(DTPA)2-分子在GAG丰富的部位受到排斥而在GAG缺失的部位浓聚,并且在渗透平衡后Gd(DTPA)2-的浓度与蛋白多糖的含量呈反比,创伤、骨性关节炎都可以使软骨中的GAG丢失,通过对软骨组织T1值的测量可以反应软骨内蛋白多糖含量的变化,故Gd(DTPA)2-可作为造影剂应用于临床来反映电荷密度从而间接反映软骨基质中蛋白多糖含量的多少


静脉注射d(GDTPA)2-后,患者立即运动10~15min以确保药物充分渗入软骨中,“延迟”是指对受试者在接受核磁扫描检查前先行钆喷酸葡胺静脉注射,等待对比剂弥散至软骨内后再进行核磁共振扫描的时间。对于膝关节软骨,发现造影剂注射后90~120min,T1值比较稳定,因此,这个时间段被建议为膝关节dGEMRIC成像的窗口时间,髋关节成像的窗口时间稍短,在60~90min左右,所用钆剂一般为双倍剂量注射,即按体重 0.20mmol/kg注射。


通过MRI扫描所得的T1值称为dGEMRIC指数,dGEMRIC指数可反映软骨中GAG的分布,T1值较低对应为dGEMRIC指数较低,提示此部位渗入的(DTPA)2-浓度较高,说明此部位GAG缺失较严重。dGEMRIC指数还受到诸如运动时间、体重指数及患有早期骨性关节炎等因素的影响。通过临床研究如组织学、生物化学等与dGEMRIC所检测结果相对照后,发现生化检测及组织学检测结果与dGEMRIC检测结果比较一致,证明这种成像方法对检测软骨基质成分的变化比较可靠。


dGEMRIC技术在骨关节疾病中的应用


1.dGEMRIC技术检测早期骨性关节炎


骨性关节炎(OA)是一种以关节软骨变性、丢失、关节边缘和软骨下骨质增生为特征的慢性关节退行性疾病。其中软骨退变是OA的早期变化。目前对于OA的诊断主要是根据症状、体格检查和X线平片,但这些手段只能反映关节软骨中晚期退变的情况,对于关节软骨早期退变的诊断则较为困难。


骨性关节炎由多种因素共同作用而产生,这些因素包括关节损伤(急、慢性)、关节疾病、年龄、性别、激素、肥胖、运动和生活方式等因素,其中关节损伤和运动与本病的发生有密切的联系。在关节损伤和运动的过程中,由于受力过度集中,致使细胞功能丧失,从而使细胞外基质的合成与分解失去平衡,最终使软骨的基本结构遭到破坏,蛋白多糖含量的降低不仅是最早变化之一,同时这种变化贯穿整个骨性关节炎的病程,而且与疾病的严重程度呈正相关。由于dGEMRIC技术对于检测软骨早期GAG含量的缺失具有较高的敏感性,并且可对GAG缺失的程度进行量化检查,所以非常适用于研究有先天性骨性关节炎危险因素或早期骨性关节炎人群的软骨退变情况,如有创伤、下肢力线不良、先天性髋关节发育不良等。


2.dGEMRIC技术在股骨头坏死疾病中的应用


股骨头坏死是一种由于骨内循环障碍、骨细胞死亡,继而导致股骨头结构发生变化,引起股骨头塌陷、髋关节疼痛和功能障碍的疾病。股骨头坏死的软骨改变与否、坏死范围如何,对于深入了解股骨头塌陷机制及临床治疗,尤其是保存自身关节的治疗选择有重要意义。


传统的MRI检查缺少量化检测退变软骨的生物化学成分的功能,而dGEMRIC技术对于软骨早期糖胺聚糖缺失造成的电荷密度的改变非常敏感,可在关节软骨形态上尚未发生改变时,即可对软骨代谢异常做出判断。静脉注射钆喷酸葡胺,增强剂进入软骨后成像,通过计算机软件处理可形成直观的钆剂分布图像,显示软骨中 GAG缺失的范围及程度,结合dGEMRIC指数,间接反应坏死程度和范围,为治疗方式的选择提供重要依据。


3.dGEMRIC技术在髋关节发育不良疾病的应用


髋关节发育不良是由于髋臼、股骨近端存在发育上的缺陷而导致髋关节的不稳定,直至发展为髋关节的脱位,同时由于关节面受力异常而导致软骨过度磨损,继发骨质增生、关节间隙变窄形成骨性关节炎改变。目前对于保守治疗失败的患者早期可采用截骨矫形术治疗。dGEMRIC可早期检测髋关节软骨改变的程度,同时可预测手术治疗的效果。


4.dGEMRIC技术在自体软骨细胞移植治疗中的应用


软骨中糖胺聚糖(GAG)是软骨的重要成分,对于软骨的机械支持功能极为重要,GAG对于自体软骨功能的完整性不可或缺。有研究证实,软骨机械性能的完整性主要取决于软骨生化成份尤其是GAG的含量,过度的运动可造成软骨中GAG含量的下降,当蛋白多糖含量明显减少时,软骨的机械强度大大下降出现软化从而导致抗压能力降低。自体软骨细胞移植是从关节软骨活体组织中分离软骨细胞并进行扩增,然后将扩增的自体软骨细胞注射到缺损区域并用骨膜瓣覆盖,从而恢复病变部位正常的生化成份,是治疗膝关节局限性全层软骨损伤的一种很有潜力的方法。dGEMRIC技术可监测移植软骨中GAG含量,间接测量软骨基质含量的恢复情况,从而评估治疗效果。

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