Gd?DTPA增强MRI扫描在骨性关节炎软骨病变监测中的价值

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【摘要】 目的 探讨轧喷替酸葡甲胺(gd?dtpa)延迟增强扫描对监测膝关节软骨退变的价值。方法 以髌骨中部，股骨内、外侧髁中部3个不同的部位为感兴趣区，15例膝关节中45个感兴趣区，发现病变的感兴趣区21个纳入研究范围，mri检查采用3d?fs?spgr序列，静脉注入gd?dtpa后2 h扫描，测量关节软骨平扫、增强后的信号强度与?窝处软组织信号强度比值(sir)。结果 三个部位3d?fs?spgr序列平扫sir值明显低于gd?dtpa延迟增强扫描2 h的sir值(p<0.05)。结论 静脉注入gd?dtpa的mri延迟增强扫描所测得的sir值,可以作为骨关节炎监测早期软骨退变的参数。

【关键词】 关节软骨;磁共振成像;膝关节;增强扫描

骨性关节炎是老年人关节疼痛和致残的主要原因。部分关节疾病最早侵犯关节软骨，关节软骨的早期退变主要是基质松软和蛋白多糖大量丢失，晚期主要是软骨形态的异常。因此选择一种能够准确诊断软骨早期病变并无创伤性的方法是临床医生的迫切需要。目前mri在关节软骨病变的临床应用主要反映软骨形态学的改变。本研究通过应用静脉注射非离子型轧喷替酸葡甲胺(gd?dtpa)的方法，测定增强前后软骨t1值的变化与组织学软骨改变的关系，以探讨静脉注射gd?dtpa延迟增强扫描在监测软骨退变中的价值。

1 资料与方法

1.1 患者 我院2008年1月至2009年6月因膝关节肿痛拟行关节镜探查手术的患者15例，术前1 w行mri检查。其中男9例，女6例，年龄40～79岁，平均55.6岁。患者既往无膝部手术史及明确外伤史。

1.2 仪器及方法 使用美国ge公司twin speed 1.5t mr扫描仪，膝关节正交线圈。扫描序列为矢状三维抑脂扰相梯度回波序列(3d?fs?spgr)，按0.2 mmol/kg的剂量静脉注射gd?dtpa后2 h进行相同参数和层面扫描，扫描参数：tr 37 ms,te 6.3 ms,fov18×15.8，反转角40°，扫描矩阵288×192，层厚1.5 mm,层间距0.5 mm，扫描时间202 s。

1.3 图像的处理 将图像输入美国ge公司 adw4.2图像工作站，以相同的感兴趣区，分别测量髌骨中部，股骨内、外侧髁中部3个不同的部位，测量平扫、注入对比剂后2 h的关节软骨信号强度，并测量正中线层面?窝处软组织信号强度，得出其二者信号强度的比值(sir)。有症状患者关节软骨感兴趣区45个，发现病变的感兴趣区21个纳入研究范围。

1.4 统计学分析 用spss10.0软件进行均数两两比较的bonferroni检验。

2 结 果

正常关节软骨在3d?fs?spgr序列中，关节软骨表现为明显高信号的条带状影，部分可以看到分层现象。21个病变区中髌骨中部7个，股骨内侧髁中部9个，股骨外侧髁中部5个，在3d?fs?spgr序列中表现为高信号的软骨内出现点状或局灶性稍低信号，或软骨的分层现象消失，或软骨略薄、边缘毛糙。静脉注入造影剂2 h后肉眼观察软骨内的病灶信号强度升高，与正常软骨的分界不清。纳入研究的各感兴趣区平扫及增强后2 h所测得的关节软骨与?窝处软组织的sir值见表1，3组病变区域增强后2 h与平扫组间差异均有统计学意义(均p<0.05)。见表1。表1 21个病变区关节软骨平扫及增强后2 h sir值与平扫组比较：1)p<0.05

3 讨 论

关节软骨基质主要由蛋白多糖、胶原和水组成〔1〕，软骨的抗压力大部分来源于基质中的蛋白多糖分子。蛋白多糖分子是由线性蛋白核心及黏多糖的侧链基团构成，生理状态下大量的羧基蛋白酶及硫酸盐带有负电荷,其负电荷吸引带正电荷的离子和水进入软骨，而对带负电荷的离子产生排斥作用〔2〕。正常情况下，蛋白多糖的产生和降解保持着动态平衡，正常成年人关节软骨中蛋白多糖的含量大约60 g/l,在骨关节病状态下这种平衡被打破，软骨基质中的蛋白多糖丢失，可以减少到0，组织的机械硬度极大减低，软骨功能的完整性遭到破坏。因而了解软骨基质中蛋白多糖含量的变化是早期诊断、监测及治疗骨关节病的关键因素〔3〕。

关节软骨内几乎没有血管，其营养主要来自关节液。正常情况下关节囊内层含有丰富的毛细血管并覆盖滑膜组织，滑膜细胞具有分泌滑液的功能，这就使经静脉注射的对比剂可以通过关节囊内层的毛细血管和滑膜组织进入关节腔，达到增加关节腔信号强度的作用〔4〕。关节腔内的造影剂通过弥散作用进入关节软骨。本研究在静脉注射2 h后进行增强扫描，嘱患者在此期间进行适当的运动，目的就是给予足够的时间让造影剂充分弥散入软骨组织中。

gd?dtpa是一种带负电荷的离子型对比剂，可以改变感兴趣区局部磁环境，缩短感兴趣区组织的t1驰豫时间。细胞外基质中蛋白多糖的丢失是关节软骨退变的首发改变，这一改变由大量的骨性关节炎动物模型及临床实验证实〔5～7〕。正常软骨内负电性的蛋白多糖排斥负电性离子，包括轧的螯合物。软骨退变的早期蛋白多糖丢失，允许大量负电性的轧的鳌合物进入软骨，经过2 h的弥散，软骨中蛋白多糖丢失的区域有相当浓度的gd?dtpa渗入，因为gd?dtpa反过来影响组织的t1值引起软骨信号增强。造影剂弥散入关节软骨后的t1值反映了软骨中造影剂的浓度指数并与组织中蛋白多糖的浓度成比例，低含量的蛋白多糖与高浓度的负离子型造影剂相关。

本研究应用3d?fs?spgr序列进行关节软骨mri增强扫描，极大的提高了软骨病变诊断的特异度及敏感度，3d?fs?spgr序列是连续薄层图像扫描并进行多层面重建的扫描技术，无信息丢失，脂肪抑制的应用使软骨和邻近的骨髓、关节腔积液、脂肪和肌肉信号对比增大，软骨表现为相对周围组织的带状高信号，与周围结构的明显对比使软骨的异常容易观察。本组病例中，该序列对软骨损伤的分级评价准确率达95.6%，敏感度为89.7%，特异度为97.6%。mc cauley〔8〕及wang〔9〕等研究表明，3d?fs?spgr能准确评价关节软骨，但扫描时间长。本组病例采用改良的3d?fs?spgr序列，采用40°翻转角，扫描时间仅202 s，极大缩短了扫描时间。

本试验结果表明，对于软骨退变、尤其是早期退变，应用3d?fs?spgr序列平扫及静脉注入负离子型造影剂gd?dtpa的延迟增强扫描，能显示骨关节炎关节软骨的改变，可以作为监测早期软骨病变的无创性方法。

【参考文献】

1 张 权，黄煌渊，陈世益.实验性髌骨关节退变性关节病关节软骨的病理改变〔j〕.中华风湿病学杂志，2000;4(1)：123?4.

2 buckwalter ja，mankin hj.articular cartilage：tissue design and chondrocyte?matrix interactions〔j〕.instr course lect，1998;47(4):477?86.

3 ashley w，amy g，charles mk,et al.glycosaminoglycan distribution in cartilage as determined by delayed gadolinium?enhanced mri of cartilage (dgemric)：potential clinical applications〔j〕.ajr，2004;182(1):167?72.

4 杨晓春，沈均康，杨永声.弥散法mr膝关节造影可行性研究〔j〕.临床放射学杂志，2004;23(2)：163.

5 bashir a,gray ml，hartke j,et al.nondestructive imaging of human cartilage glycsaminoglycan concertration by mri〔j〕.magn reson med，1999;41(8):857?65.

6 borthakur a，shapiro em，beers j,et al.sensitivity of mri to proteoglycan depletion in cartilage：comparison of sodium and proton mri〔j〕. osteoarthritis cartilage，2000;8(3):288?93.

7 duvvuri u，reddy r，patel sd,et al.t1?relaxation in articylar cartilage：effects of enzymatic degradation〔j〕.magn reson med，1997;38(8):863?7.