自體骨軟骨移植術后受區(qū)的高分辨率mr表現(xiàn)

自體骨軟骨移植術后受區(qū)的高分辨率mr表現(xiàn)

關節(jié)軟骨的修復能力非常低，損傷后無法單獨修復。這是臨床治療的重點和難點。近年來,隨著軟骨修復外科技術的發(fā)展,軟骨下鉆孔術、微骨折術和骨軟骨移植術等方法逐漸應用于臨床,其中自體骨軟骨移植術(autologousosteochondraltransplantation,AOT)是目前臨床上較為常用的一種手術方法。但相關影像學報道不多。本研究通過對AOT術后不同時間點進行高分辨率MR成像,旨在獲得受區(qū)修復的動態(tài)影像學特點,為更好地評估軟骨修復手術的療效和遠期效果提供影像學依據(jù)。材料和方法1.各組患者各時間點膝關節(jié)的評分依AOT術后隨訪時間的不同,20個膝關節(jié)隨機分為2周、4周、8周、12周和24周共5組,每組4個膝關節(jié)。在各隨訪時間點進行膝關節(jié)高分辨率MR成像,檢查結束后手術區(qū)取材進行組織學檢查。2.研究主題成年、健康山羊10只,體重25～35kg,雌雄不限(由上海農學院農場提供,實驗前圈養(yǎng)1周排除膝關節(jié)和其他部位疾病)。3.骨軟骨柱的制作實驗動物術前2天禁食、禁水。膝關節(jié)備皮,耳靜脈置管,戊巴比妥鈉維持麻醉。手術區(qū)常規(guī)消毒、鋪巾。屈曲膝關節(jié),沿膝關節(jié)內側緣做一縱行切口,逐層切開皮膚及皮下各層結構,切斷內側支持韌帶,伸直膝關節(jié)的同時將髕骨外移,然后屈曲膝關節(jié)并暴露股骨內側髁。用直徑8mm空心圓鉆在股骨內側髁負重面制造一圓柱形骨軟骨缺損(即受區(qū)),深度約為10mm。然后用直徑3mm空心圓鉆在股骨非負重面(供區(qū))垂直于軟骨面分別取3個骨軟骨柱(即移植物),高度約為11mm。將3個骨軟骨柱以馬賽克方式植入受區(qū),保持移植物表面平整(圖1)。術后圈養(yǎng)。4.掃描參數(shù)及掃描特性使用PhilipsAchieva3.0T磁共振掃描儀。老鼠血管實驗線圈MUC-H300(上海辰光醫(yī)療器械有限公司)。矢狀面掃描。掃描序列和掃描參數(shù):TSET1W:TR/TE=900/20;TSEPDW:TR/TE=3500/36;TSET2W:TR/TE=5000/80;TSET2WSPAIR/:TR/TE=5000/80;FOV:85mm;矩陣:512×512;反轉角=25°,層厚:1.2mm;間隔:0.2mm。5.植生率及mr信號特點由兩位影像診斷醫(yī)師進行雙盲讀片。評價內容包括:①受區(qū)修復情況:受區(qū)完全為移植物和修復組織填充即為完全修復,否則為不完全修復。②移植物存活率及其MR信號特點:在PDW和T2W圖像上觀察移植物(n=60)的信號,若與正常骨軟骨信號一致即為存活,計算存活率。③軟骨-軟骨以及骨-骨的匹配情況:觀察移植物之間、移植物-鄰近正常骨軟骨之間軟骨-軟骨和骨-骨的匹配情況,若在同一個平面即為匹配,反之為不匹配,分別計算匹配率。④修復組織的信號:與正常關節(jié)軟骨的信號比較,若修復組織的信號與其一致即為等信號,反之為高信號和低信號。6.社會學分析MR檢查結束后受區(qū)取材,福爾馬林溶液固定,行HE染色。7.統(tǒng)計分析采用SAS6.12統(tǒng)計程序軟件包進行統(tǒng)計學處理?？ǚ綑z驗,Fisher確切概率法。P<0.05為有統(tǒng)計學意義。結果的結果所有10只山羊在AOT術后均存活,復蘇后第二天可四肢站立,無任何術后感染或其他并發(fā)癥發(fā)生。1.病例總修復時間受區(qū)完全修復的最早時間點為術后8周。術后8周、12周和24周組分別有75%(3/4)、75%(3/4)和100%(4/4)的病例完全修復,各組之間無顯著性差異。2周和4周組所有病例均不完全修復。2.植物移植物生存穩(wěn)定性除12周組1例所有3個移植物結構塌陷外,其余所有移植物(n=57)均存活。12周組與其他各組移植物存活率之間無顯著差異,P>0.05。3.植物骨骨折mri表現(xiàn)存活的移植物在MR各掃描序列上均與正常骨軟骨信號一致。組織學顯示移植物保持正常透明軟骨和軟骨下骨結構,術后早期移植物邊緣和基底部可見少量骨小梁斷裂(圖2)。1例在術后4周3個移植物均明顯縮短,分別為植入時的31.6%(3.48mm)、30%(3.3mm)和36.3%(4mm)。MR表現(xiàn)為移植物縮短、下陷,殘留部分仍表現(xiàn)為正常骨軟骨信號,移植物表面見薄層稍低信號覆蓋。組織學顯示移植物基底部骨小梁中斷、壞死,殘留部分保持正常骨軟骨結構,移植物表面覆蓋薄層纖維組織(圖3)。1例在術后12周移植物完全塌陷,MR表現(xiàn)為一團T1WI不均勻等低T2WI不均勻高信號,無正常骨小梁結構。組織學顯示受區(qū)主要由纖維組織填充、覆蓋,深部纖維組織中可見游離但仍保持透明軟骨結構的移植物軟骨、壞死的骨小梁結構和少量纖維軟骨。4.骨-骨匹配率由表1可見,在同一時間點,移植物軟骨-軟骨和骨-骨匹配率基本一致,兩者之間均無顯著性差異。而移植物-鄰近骨軟骨的軟骨-軟骨匹配率均顯著高于骨-骨,P<0.05(圖4)。5.時間進展信號術后2周修復組織在各個掃描序列上均呈偏高信號,隨著時間進展信號逐漸降低,8周呈等低信號,至12和24周呈低信號。組織學顯示術后2周為肉芽組織,4周起為纖維軟骨和/或纖維組織(圖5)。骨-軟骨與小鼠骨-骨匹配的關系關節(jié)軟骨損傷在臨床上非常常見,由于關節(jié)軟骨細胞含量少且包埋于細胞基質中,自身修復能力低下,損傷后難以修復且易進一步繼發(fā)骨性關節(jié)炎等病損,嚴重影響關節(jié)功能和患者的生活質量,是臨床治療的一大難點。近年來,發(fā)展了一系列軟骨修復外科技術如骨髓刺激術、鉆孔術、微骨折術等,但這些方法均是以纖維軟骨和(或)纖維組織成分修復缺損,在關節(jié)生物力學方面無法達到膝關節(jié)運動的要求。因此,需要開發(fā)一種新的能夠以透明軟骨方式進行修復的方法。Hangody等最早將骨軟骨移植技術用于修復軟骨缺損,即自關節(jié)的非負重面取一定量的骨軟骨柱,將其以馬賽克方式填充軟骨缺損區(qū),從而最大限度地以透明軟骨進行修復,是目前臨床上應用最多的軟骨修復術。近年來,MRI由于其優(yōu)越的組織對比度和分辨率,已經逐漸成為評價關節(jié)軟骨的最佳無創(chuàng)性檢查方法,同樣也可用于AOT術后修復組織的評估。我們采用老鼠血管實驗線圈進行磁共振成像,該線圈為小孔徑收發(fā)共用線圈,磁場均勻性高,線圈發(fā)射和接受的效率提高,信噪比降低,從而提高了圖像質量,能較常規(guī)臨床用表面線圈掃描圖像更清晰地顯示AOT術后修復情況、移植物的形態(tài)和信號變化、修復組織的信號,為評估受區(qū)和移植手術潛在的并發(fā)癥等方面提供更多的信息。AOT手術的目的是完全填充骨軟骨缺損區(qū)以維持關節(jié)面的完整性。修復組織與鄰近軟骨表面高度一致,并且與鄰近軟骨和骨組織接合良好即為完全修復。研究結果顯示受區(qū)完全修復的最早時間點為術后8周。本組病例中,分別有1例在術后4周和12周表現(xiàn)為移植物壞死或不同程度下陷,這可能與移植物獲得技術、受區(qū)的準備或移植物的不穩(wěn)定有關。由于AOT透明軟骨修復主要是憑借移植物的軟骨成分,因此移植物是否存活尤為重要。本研究中,僅有1例在術后12周發(fā)生明顯骨小梁斷裂、壞死和囊變,組織學顯示雖然移植物軟骨明顯下陷,但仍保持原有透明軟骨的結構,這可能是由于軟骨的營養(yǎng)主要來自于關節(jié)液的緣故。1例在術后4周表現(xiàn)為縮短的移植物表面薄層等信號影覆蓋,組織學顯示該層結構為纖維組織并延伸至軟骨下區(qū)。有學者報道,MR圖像上移植物表面和移植物之間輕度不均質高信號可能是因為來源于軟骨下骨且延伸到移植物之間的纖維軟骨組織填充了表面不規(guī)則的部分,這與我們的結果一致。隨著時間的延長纖維組織是否會完全填充受區(qū)尚有待于進一步研究。軟骨-軟骨和骨-骨的匹配包括移植物之間和移植物與修復組織之間的匹配。在本組病例中,移植物軟骨-軟骨和骨-骨的匹配率均無顯著性差異,表明手術成功并且所取供體的軟骨厚度較為一致。對于移植物與鄰近骨軟骨而言,同一時間點軟骨-軟骨的匹配率均顯著高于骨-骨,這可能是由于供體的軟骨厚度較內側髁負重面關節(jié)軟骨薄,而移植物植入時需要保持軟骨面的高度一致。我們認為,骨-骨的不匹配意義不大,而軟骨-軟骨的不匹配則將直接影響手術效果。有學者指出若軟骨-軟骨不匹配,軟骨間的裂隙存在將使壓力傳導異常,從而引起移植物、修復組織以及周圍軟骨的改變,并最終導致遠期失敗。在本研究中,術后4周和12周仍可見移植物明顯不匹配現(xiàn)象,這可能是獲取移植物和植入手術中的技術問題、移植物底部骨質吸收和囊性變明顯、關節(jié)承重等因素的綜合作用。Trattnig等認為若出現(xiàn)移植物松弛或移位、骨軟骨柱間隙明顯增寬或軟骨下骨壞死囊變,則為術后并發(fā)癥。因此,移植物之間以及移植物與鄰近正常骨軟骨之間匹配是手術成功的關鍵。術后早期手術區(qū)出血、肉芽組織增生、關節(jié)液滲入以及術后受區(qū)內骨軟骨碎片殘留等綜合因素使得修復組織表現(xiàn)為高低混雜信號。后期,修復組織逐漸發(fā)展為均一的纖維組織和(或)纖維軟骨,其信號也逐漸降低呈低信號。有學者報道,AOT術后纖維軟骨組織在T2WI上呈輕度不均質的高信號,這與我們的研究結果不同,這可能是修復組織成熟過程中不同時期的表現(xiàn)。由此可見,自體骨軟骨移植術能夠最大限度地以透明軟骨修復軟骨缺損,維持病變區(qū)關節(jié)軟骨面的完整性,從而阻止或延緩關節(jié)軟骨的進一步損傷,對一定面積軟骨損傷的治療效果較為滿意。但是由于供區(qū)的限制,對于面積>4cm的軟骨缺損修