軟骨延遲增強磁共振成像在關節疾病中的應用

2020-12-05 醫脈通

作者：衛生部中日友好醫院  徐廣春


軟骨延遲增強磁共振成像主要原理


關節軟骨主要由水、蛋白多糖和膠原等細胞外基質及分布在其中的軟骨細胞所構成，在基質中膠原與蛋白多糖的比例約為3∶1，蛋白多糖是由核心蛋白與糖胺聚糖(GAG)共價結合而成，GAG含有帶負電荷的羧基和硫酸基團，根據同種電荷相互排斥原理，帶負電荷的釓噴酸葡胺Gd(DTPA)2－分子在GAG豐富的部位受到排斥而在GAG缺失的部位濃聚，並且在滲透平衡後Gd(DTPA)2－的濃度與蛋白多糖的含量呈反比，創傷、骨性關節炎都可以使軟骨中的GAG丟失，通過對軟骨組織Tl值的測量可以反應軟骨內蛋白多糖含量的變化，故Gd(DTPA)2－可作為造影劑應用於臨床來反映電荷密度從而間接反映軟骨基質中蛋白多糖含量的多少。


靜脈注射d(GDTPA)2－後，患者立即運動10～15min以確保藥物充分滲入軟骨中，「延遲」是指對受試者在接受核磁掃描檢查前先行釓噴酸葡胺靜脈注射，等待對比劑彌散至軟骨內後再進行核磁共振掃描的時間。對於膝關節軟骨，發現造影劑注射後90～120min，Tl值比較穩定，因此，這個時間段被建議為膝關節dGEMRIC成像的窗口時間，髖關節成像的窗口時間稍短，在60～90min左右，所用釓劑一般為雙倍劑量注射，即按體重0.20mmol/kg注射。


通過MRI掃描所得的T1值稱為dGEMRIC指數，dGEMRIC指數可反映軟骨中GAG的分布，T1值較低對應為dGEMRIC指數較低，提示此部位滲入的(DTPA)2－濃度較高，說明此部位GAG缺失較嚴重。dGEM-RIC指數還受到諸如運動時間、體重指數及患有早期骨性關節炎等因素的影響。通過臨床研究如組織學、生物化學等與dGEMRIC所檢測結果相對照後，發現生化檢測及組織學檢測結果與dGEMRIC檢測結果比較一致，證明這種成像方法對檢測軟骨基質成分的變化比較可靠。


dGEMRIC技術在骨關節疾病中的應用


dGEMRIC技術檢測早期骨性關節炎


骨性關節炎(OA)是一種以關節軟骨變性、丟失、關節邊緣和軟骨下骨骨質增生為特徵的慢性關節退行性疾病。其中軟骨退變是OA的早期變化。目前對於OA的診斷主要是根據症狀、體格檢查和X線平片，但這些手段只能反映關節軟骨中晚期退變的情況，對於關節軟骨早期退變的診斷則較為困難。


骨性關節炎由多種因素共同作用而產生，這些因素包括關節損傷(急、慢性)、關節疾病、年齡、性別、激素、肥胖、運動和生活方式等因素，其中關節損傷和運動與本病的發生有密切的聯繫。在關節損傷和運動的過程中，由於受力過度集中，致使細胞功能喪失，從而使細胞外基質的合成與分解失去平衡，最終使軟骨的基本結構遭到破壞，蛋白多糖含量的降低不僅是最早變化之一，同時這種變化貫穿整個骨性關節炎的病程，而且與疾病的嚴重程度呈正相關。由於dGEMRIC技術對於檢測軟骨早期GAG含量的缺失具有較高的敏感性，並且可對GAG缺失的程度進行量化檢查，所以非常適用於研究有先天性骨性關節炎危險因素或早期骨性關節炎人群的軟骨退變情況，如有創傷、下肢力線不良、先天性髖關節發育不良、髕股關節負重異常等。


dGEMRIC技術在股骨頭壞死疾病中的應用


股骨頭壞死是一種由於骨內循環障礙、骨細胞死亡，繼而導致股骨頭結構發生變化，引起股骨頭塌陷、髖關節疼痛和功能障礙的疾病。股骨頭壞死的軟骨改變與否、壞死範圍如何，對於深入了解股骨頭塌陷機制及臨床治療，尤其是保存自身關節的治療選擇有重要意義。


傳統的MRI檢查缺少量化檢測退變軟骨的生物化學成分的功能，而dGEMRIC技術對於軟骨早期糖胺聚糖缺失造成的電荷密度的改變非常敏感，可在關節軟骨形態上尚未發生改變時，即可對軟骨代謝異常做出判斷。靜脈注射釓噴酸葡胺，增強劑進入軟骨後成像，通過計算機軟體處理可形成直觀的釓劑分布圖像，顯示軟骨中GAG缺失的範圍及程度，結合dGEMRIC指數，間接反應壞死程度和範圍，為治療方式的選擇提供重要依據。


dGEMRIC技術在髖關節發育不良疾病的應用


髖關節發育不良是由於髖臼、股骨近端存在發育上的缺陷而導致髖關節的不穩定，直至發展為髖關節的脫位，同時由於關節面受力異常而導致軟骨過度磨損，繼發骨質增生、關節間隙變窄形成骨性關節炎改變。目前對於保守治療失敗的患者早期可採用截骨矯形術治療。dGEMRIC可早期檢測髖關節軟骨改變的程度，同時可預測手術治療的效果。


dGEMRIC技術在自體軟骨細胞移植治療中的應用


軟骨中糖胺聚糖(GAG)是軟骨的重要成分，對於軟骨的機械支持功能極為重要，GAG對於自體軟骨功能的完整性不可或缺。有研究證實，軟骨機械性能的完整性主要取決於軟骨生化成份尤其是GAG的含量，過度的運動可造成軟骨中GAG含量的下降，當蛋白多糖含量明顯減少時，軟骨的機械強度大大下降出現軟化從而導致抗壓能力降低。自體軟骨細胞移植是從關節軟骨活體組織中分離軟骨細胞並進行擴增，然後將擴增的自體軟骨細胞注射到缺損區域並用骨膜瓣覆蓋，從而恢復病變部位正常的生化成份，是治療膝關節局限性全層軟骨損傷的一種很有潛力的方法。dGEMRIC技術可監測移植軟骨中GAG含量，間接測量軟骨基質含量的恢復情況，從而評估治療效果。


小結


dGEMRIC技術作為近10餘年來興起的新型成像技術，由於其具有在早期量化檢測軟骨成份變化的優勢，逐漸在科研及臨床方面得到應用，為骨關節疾病的早期診斷及治療帶來很大幫助。dGEMRIC技術也有其缺點，包括需要靜脈注射釓劑，相對於普通MRI檢查較為複雜。臨床應用中對於Gd(DTPA)2－的最佳劑量及延遲時間仍存在爭論，並且也有報導稱釓劑可能會影響腎功能，造成輕度至重度的泌尿系統纖維化。


另外，注射藥物和成像之間的延遲時間較長，可能給患者帶來諸多不便，並且在成像過程中需要注意糾正運動偽影。dGEMRIC確切成像的前提是造影劑充分滲入至軟骨，所得結果可能因T1成像方案的不同所造成的對於Gd(DTPA)2－分布的轉換差異而有所不同。儘管有上述缺點，由於其相對於普通影像學檢查的優勢，dGEMRIC仍是一種評估關節軟骨狀況的極有價值的檢查方法。


來源：中國矯形外科雜誌2014年11月第22卷第21期

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